CAR T细胞治疗成为医学前沿

话说 CAR T 细胞治疗 基因工程突破助其成为医学进步前沿

CAR T 细胞疗法

嵌合抗原受体(CAR) T细胞疗法通过将人体的T淋巴细胞或T细胞变成更有效的抗癌机器来治疗某些癌症。虽然研究人员仍在收集长期数据，但CAR T细胞疗法已被证明是治疗某些血液癌症的一种非常有效的方法。

T细胞是免疫系统中的白细胞。免疫系统通过追踪一种叫做抗原的蛋白质来监测身体的入侵者，包括癌症(也包括感染或其他异常细胞)。抗原位于入侵细胞的表面。T细胞有自己的蛋白质，叫做受体。受体就像电脑上的杀毒软件。当T细胞保安团队感知到入侵者的抗原时，它们会用自己的受体抓住并阻止入侵者。不仅如此，T细胞还能杀死入侵者。

但是入侵者抗原有自己的保护方式。它们可以伪装自己来躲避T细胞。CAR T细胞疗法确保人体的T细胞能够通过入侵者的抗原伪装或防御。

CAR T细胞疗法治疗哪些癌症

米国食品和药物管理局(FDA)已经批准了几种CAR T细胞疗法，用于对化疗和其他治疗无反应的某些血液癌症患者。这种疗法也用于治疗其他治疗成功后复发的血癌患者。

CAR T细胞疗法是通过称为风险评估和缓解策略(REMS)的特殊项目提供的。

以下是目前使用CAR T细胞疗法治疗的癌症的信息:

急性B淋巴细胞白血病(ALL)

这种癌症会影响在骨髓中生长的未成熟的B淋巴细胞或白细胞。治疗通常采用化疗和骨髓移植。

FDA批准的CAR-T细胞疗法包括:

Tisagenlecleucel。品牌名称:Kymriah。这种药物用于治疗患有ALL的儿童和年轻人。

Brexucabtagene autoleucel。

B细胞非霍奇金淋巴瘤

B细胞非霍奇金淋巴瘤包括弥漫大B细胞淋巴瘤(DLBCL)、滤泡性淋巴瘤合并DLBCL和高级别B细胞淋巴瘤。医师通常采用化疗、单克隆抗体和干细胞移植治疗这些疾病。

FDA批准的CAR-T细胞疗法包括:

Tisagenlecleucel。

Axicabtagene Ciloleucel。品牌名称: Yescarta。

Lisocabtagene maraleucel。品牌名称: Breyanzi。

原发性纵隔大B细胞淋巴瘤。

FDA批准的CAR-T细胞疗法包括:

Axicabtagene ciloleucel。

套细胞淋巴瘤

这是一种起源于B淋巴细胞的非霍奇金淋巴瘤。医生通常采用化疗和干细胞移植治疗。

FDA批准的CAR-T细胞疗法包括:

Brexucabtagene autoleucel (Tecartus)。

多发性骨髓瘤

这是浆细胞的癌症，也就是产生抗体的细胞。医疗保健提供者通过化疗、靶向治疗或干细胞移植来治疗这种情况。

FDA批准的CAR-T细胞疗法包括:

Idecabtagene vicleucel。品牌名称: Abecma。

Ciltacabtagene autoleucel。

研究人员正在研究CAR T细胞疗法是否可以帮助患有其他癌症的人，如乳腺癌、脑癌和肺癌。

CAR T细胞疗法是一种相对较新的治疗方法。截至2019年，有130家米国医疗中心被授权提供这种服务。这些中心总共用CAR - T细胞疗法治疗了不到2000人。

风险/收益

医疗保健提供者和监管机构在每个病例的基础上评估CAR T细胞疗法。一般而言，米国FDA批准这些疗法的前提是，临床试验表明，与以往的疗法相比，这些疗法在治疗特定癌症方面取得了显著成功。

CAR T细胞疗法并不完美。有时，CAR T细胞疗法并不能像预期的那样杀死癌细胞。有时，治疗有效，但癌症又复发了。CAR T细胞疗法可能无效的一些原因包括:

CAR T细胞是具有新的遗传指令的T细胞，因此它们制造嵌合抗原受体(CAR)和分子。新的受体需要被激活或启动，以便T细胞找到并杀死癌症。当这种情况不发生时，CAR T细胞就不能工作。

一旦它们进入人的身体，CAR T细胞就会繁殖。如果不这样做，它们可能就无法找到并杀死足够多的癌细胞来阻止癌细胞扩散。

有时，CAR T细胞只是停止杀伤癌细胞。当这种情况发生时，它被称为T细胞耗竭。研究人员认为，T细胞耗竭可能与一种叫做转录因子的蛋白质有关，这种蛋白质可以帮助启动和关闭基因。

癌细胞会改变或突变，失去CAR T细胞创建时要寻找的抗原。

CAR T细胞疗法常见的副作用

与大多数癌症治疗一样，CAR T细胞疗法也有副作用，有时可能导致严重的危及生命的问题。两种最常见的副作用是细胞因子释放综合征和神经系统问题。

细胞因子释放综合征

细胞因子释放综合征(CRS)可能发生在接受CAR T细胞后，它们开始增殖并攻击癌细胞。细胞因子是激发免疫系统的化学物质。当体内的CAR T细胞开始工作时，免疫系统可能会做出反应，释放大量的细胞因子到血液中。CRS多发生在治疗后1 ~ 2周。

细胞因子释放综合征的症状

CRS症状包括:

头痛。

高烧和发冷。

恶心、呕吐和腹泻。

头晕。

感觉很累。

心率快。

CAR T细胞疗法会出现的神经系统问题

CAR T细胞疗法会影响神经系统，导致在治疗后的最初几周内出现症状。一些症状会影响驾驶或操作机械的能力，所以应该计划在治疗后的八周内避免这些活动。神经系统症状包括:

头疼

感到困惑或激动。

说话有困难。

癫痫发作。

颤抖或抽搐。

平衡问题。

附：基因工程突破推动细胞疗法成为医学进步前沿

早期的细胞疗法依赖于非工程细胞，由于输入的细胞被快速清除或效应细胞和靶细胞之间无效的相互作用，往往显示出较低的治疗效果。

通过非病毒基因递送技术和精准基因编辑工具(如CRISPR、碱基编辑和引导编辑[prime editing])的最新进展，这些治疗方面的许多缺点已得到解决。

现在，研究者可以通过引入表达抗原特异性受体的基因来设计免疫细胞靶向肿瘤，还可以通过敲除编码检查点抑制剂或非自身HLA分子的基因来提高治疗效力。还可以纠正致病突变，或增强干细胞的细胞修复能力，用于再生医学应用。

电穿孔技术

电穿孔是一种通过电脉冲的短暂应用对细胞膜产生暂时扰动的技术。电穿孔有多种应用，但在细胞治疗中，电穿孔主要用于将遗传物质和其他分子导入细胞。

电穿孔是非常强大的，因为它兼容广泛的细胞类型和负载剂，它能够复杂的操作细胞功能，并提供了比其他转染方法更大的可扩展性和一致性。此外，通过适当的仪器，该技术提供了监管依从性，并且可以在对患者细胞活力影响最小的情况下用于临床。

电穿孔在细胞工程治疗中的作用

电穿孔可以将由核酸组成的基因序列引入细胞，产生增强或改善细胞功能的蛋白质。或者，可以使用CRISPR和其他基因编辑技术引入分子来删除或改变内源性遗传序列。

基因编辑的一些应用包括纠正导致疾病的突变或阻止抑制免疫细胞活性的蛋白质的表达。

MaxCyte电穿孔技术

MaxCyte电穿孔技术提供了病毒载体基因递送的替代方案，而病毒载体的制造成本较高，并且存在与随机基因组整合和对病毒成分的潜在免疫反应相关的挑战。

与其他只兼容有限范围的细胞和负载剂的转染技术相比，MaxCyte电穿孔促进了复杂的细胞工程策略，其基础是将大分子和分子组合引入广泛的原代细胞类型，包括血细胞和干细胞。

MaxCyte的电穿孔平台提供了真正无缝的过程可扩展性。在研究实验室中使用几百万个细胞产生的结果可以转化到使用数十亿个细胞的临床中，而无需进行复杂的重新优化研究。

电穿孔使各种基因载荷高效递送到细胞中

电穿孔的一个主要优点是它允许用户通过改变电穿孔方案和滴定加载剂浓度来控制所需的转染效率和细胞活力水平。

此外，与基于试剂的转染方法相比，电穿孔在不到一秒的时间内进行，因此转染的时间可以控制。这对于长时间暴露于装载剂或转染试剂可能产生不期望的生物学后果的应用是重要的。

细胞工程背景中，电穿孔相比其他转染技术(如病毒载体和脂质囊泡)的优势

电穿孔允许同时引入多种类型的分子，包括核糖核蛋白(RNPs)、大分子DNA、信使RNA和较小的寡核苷酸或siRNAs。其他转染技术(包括脂质囊泡)通常不能提供这种多功能性，脂质囊泡的配制通常只能适应特定类别的载药剂。

电穿孔与病毒载体相比有几个优势，这些优势受到制造成本高、对基因组整合缺乏控制和潜在免疫原性的影响。

流动电穿孔技术

传统电穿孔被称为静态电穿孔，因为大多数电穿孔仪器在转染过程中不允许细胞进出电穿孔室，限制了一次可以处理的细胞数量。

相比之下，流动电穿孔(flow electroporation)可以在一次运行中转染数十亿细胞，基于一个过程，采用逐步和温和地将较小的部分拉入电穿孔室。所有的部分都进行相同的处理，并且在操作结束时将它们合并到一个一致的批处理中。

细胞的运动完全由仪器的软件和硬件控制。与静态电穿孔相比，自动化细胞移动提供了更大的可伸缩性和过程标准化。

此外，通过MaxCyte的流动电穿孔技术，通过泵入空气实现的温和负压将细胞吸入室内。这样，细胞就不会暴露在蠕动泵压缩的剪切应力中，从而保持了较高的细胞活力。

流动电穿孔技术是使细胞疗法的生产流程化

MaxCyte的流动电穿孔技术可以一次性转染数十亿个细胞，从而实现自体和同种异体细胞疗法的制造。此外，MaxCyte的电穿孔仪器可以集成到一个完全封闭的、符合GMP(药品生产质量管理规范)的细胞工程工作流程中。

这两个优点，可扩展性和封闭的工作流程集成，克服了传统的静态电穿孔和基于试剂的转染方法的缺点，这些方法通常涉及多个手动操作步骤，带来了可变性和其他误差来源。

电穿孔用于CAR T细胞的发展及其对治疗的影响

CAR T疗法正变得越来越复杂。除了引入CAR表达盒外，CAR T制造通常还涉及其他细胞工程步骤，包括敲除检查点抑制剂、内源性受体和靶抗原的编码基因。

CAR(嵌合抗原受体)基因通常通过病毒传递，而基因敲除通常通过电穿孔完成。此外，通过电穿孔引入CAR基因(使用转座子代替病毒载体或通过CRISPR介导的同源重组整合CAR)的趋势越来越明显。

因此，电穿孔为患者提供了多种益处，它使治疗策略能够通过更高的效力、一致的可扩展性和增加输注细胞的持久性而产生更大的疗效。

自动化方案中使用MaxCyte电穿孔技术产生重组T细胞

德国癌症研究中心(German Cancer Research Center, DKFZ)最近在自动化方案中使用了MaxCyte电穿孔来产生重组T细胞。

DKFZ开发了一种非病毒方法来表达CAR，使用非整合的DNA载体，通过MaxCyte的电穿孔技术引入患者的T细胞。

除了克服了病毒基因递送的局限性之外，MaxCyte符合GMP的电穿孔技术为DKFZ提供了可扩展性，与上游和下游工艺步骤的紧密连接，并改善了对工艺结果的控制。最后，DKFZ组发表的数据表明，与慢病毒CAR递送相比，MaxCyte电穿孔对T细胞的基因表达模式产生的变化较少。

米国团队使用MaxCyte电穿孔技术在临床试验中改善T细胞疗法的关键发现和意义

米国宾夕法尼亚大学(University of Pennsylvania) Carl June博士团队的论文描述了一项首次在人类中进行的1期临床试验，他们使用MaxCyte电穿孔递送CRISPR RNPs。该试验证明了通过MaxCyte电转染实现的多重CRISPR编辑技术的可行性，以提高T细胞的治疗效果，这些T细胞也经过基因工程改造，可表达肿瘤靶向T细胞受体。

通过敲除编码内源性T细胞受体α和β链以及PD-1检查点抑制剂的基因，这些细胞显示出更强的体外细胞杀伤活性。对几例患者的评估表明，工程细胞具有较长的持久性，且无临床毒性证据。

米国宾夕法尼亚大学(University of Pennsylvania)

MaxCyte电穿孔技术加速临床应用的创新研究

MaxCyte电穿孔方法的一个关键优势是，相同的仪器可以用于数百万个细胞的小规模静态电穿孔，也可以用于数十亿个细胞的临床规模的流动电穿孔。

这使得数据和方案可以从研究实验室无缝转化为符合GMP的临床流程，消除了漫长的重新优化研究的需要。

此外，MaxCyte的技术最初是为临床应用开发的，已在数十项临床试验中得到验证，用于广泛的治疗应用。