深度解读细胞免疫疗法

长长的路

细胞免疫疗法是一种与传统药物截然不同的癌症治疗方法。

在针对肿瘤的细胞免疫治疗中，扮演核心作用的是一种称为T细胞的免疫细胞。对于健康的个人，T细胞就像一个“巡逻警察”，能够识别并杀死被感染或异常的细胞，这包括癌细胞。不过，癌细胞也会通过演化“伪装”逃避T细胞监控，从而在人体内发展壮大。

最近几年，科学家找到了办法重新“教会”T细胞识别肿瘤细胞。药明康德合作伙伴Juno Therapeutics是该领域最前沿的公司之一。Juno拥有两种不同的方法，分别叫做嵌合抗原受体(CAR)技术和T细胞受体(TCR)技术。两种方法都可以改造并激活患者自身的T细胞，并使它们攻击癌细胞。其中CAR可以引导T细胞直接识别癌细胞表面表达的特殊蛋白质，TCR技术则能为T细胞提供一个具有特异性的T细胞受体，从而识别不论细胞内还是细胞外的蛋白片段。

嵌合抗原受体（CAR）技术

嵌合抗原受体(CAR)是CAR-T的核心部件，它赋予了T细胞识别肿瘤抗原的能力，这也使得经过CAR改造的T细胞相较于天然T细胞受体（TCR）能够识别更广泛的目标。CAR的基础设计中包括一个肿瘤相关抗原结合区（通常是单链抗体，scFv），一个间隔区、跨膜结构域和一个位于细胞内的共刺激域。这些区域的不同设计都会对CAR-T效果产生影响。

抗原结合区（Targeting Element）

抗原结合区是T细胞炼成“火眼金睛“的关键所在，这段通常使用单链抗体（scFv）识别目标蛋白。scFv是抗体特异性识别目标蛋白（抗原）的部分，当它被表达在T细胞表面的后，可以结合癌细胞上的目标蛋白（比如著名的CD19），从而激活T细胞。

间隔区和跨膜结构域（Spacer and Transmembrane Domain）

间隔区（Spacer）一端连接着位于细胞外的scFv，另一端连着跨膜结构域（Transmembrane Domain）。跨膜结构域穿过细胞膜，并和细胞内信号转导结构域相连接，起着传递信号的作用。数据表明，间隔区（Spacer）是调节亲和力的一个关键因素之一。不同的目标蛋白大小、不同的结合部位以及scFv的差异都会影响间隔区（Spacer）设计。

共刺激域（Costimulatory Domains）

当CAR-T细胞识别癌细胞时，scFv会与癌细胞表面目标蛋白结合，并产生一个构象变化，进而激活细胞内的CD3ζ——一个信号蛋白。Juno目前使用的CAR结构还包括CD28或4-1BB共刺激信号域来模拟一个“第二信号”，这能放大信号强度，从而促使CAR-T细胞被更有效地激活、增殖并杀死癌细胞。

下一代CAR-T技术

当前，Juno正在推进新一代CAR-T技术。其中双特异性CAR-T技术包含了第二个CAR结构，可增加癌细胞与正常细胞的区分性。例如，CAR-T可以设计一正一反两个CAR结构，其中一个识别癌细胞表面的目标蛋白，并可引起T细胞活化，另一个识别正常细胞表面的特征蛋白，如果还同时存在正常细胞蛋白，则抑制T细胞活化。这对于减少“脱靶效应“有所裨益。另外，CAR-T也可以设计成两个正向识别CAR结构，当细胞表面同时存在两个预先认定的目标蛋白，T细胞活化达到最大。这些方法都能增加肿瘤与正常组织区别性。

此外，Juno还开发了一种称为“装甲车”的CAR-T技术，它结合了局部分泌的可溶性信号蛋白，以此在肿瘤微环境中放大免疫反应，并减少全身副作用。例如IL-12就是这样一个信号蛋白，可刺激T细胞活化和招募。Juno相信“装甲车”CAR-T技术将对实体瘤非常有用。实体瘤微环境具有强大的免疫抑制机制，从而让抗肿瘤免疫反应更具挑战性。

T细胞受体（TCR）技术

T细胞受体（TCR）技术是Juno的另一项关键技术。Juno的高亲和力T细胞受体（TCR）不仅能够针对肿瘤表面蛋白，还具有识别肿瘤细胞内蛋白的潜力，这大大拓展了目标范围。这项技术通过将一段设计好的基因序列中引入T细胞，使得T细胞能够“组装”出一个全新的T细胞受体（TCR），这个新受体可以识别特定 “主要组织相容性复合体（MHC）”。TCR技术除了可以靶向细胞内的蛋白质/多肽，它另一个优势在于完全源自人体，因而不容易引发其他免疫反应。

目前的TCR技术受限于特定MHC类型。由于MHC在人群中存在广泛的差异，针对不同人群需要有不同的TCR。Juno的TCR来源于健康捐献者，并从中筛选了对MHC亲和力高的版本。根据选定的TCR亲和力不同，它有时可以直接运用，有时需要修改高可变区，以进一步提高亲和力。从当前少量接受TCR技术治疗的病例来看，这些T细胞回输到患者后，可以识别预先定义的癌细胞相关蛋白，并且其增殖、活化等过程表现类似于内源性T细胞。

细胞免疫疗法治疗过程

细胞疗法需要改造病人自身的T细胞，因此它的治疗过程高度量身定制。一个典型的细胞治疗流程，主要分为以下五个步骤：

①收集：从癌症病人身抽取血样，收集免疫细胞。

②分离：选取分离特定类型T细胞用于改造。

③修饰：用基因工程技术给T细胞加入一个能识别肿瘤细胞并且同时激活T细胞的嵌合抗原受体(CAR)或T细胞受体（TCR）。

④扩增：体外培养，大量扩增改造后的T细胞。

⑤回输：把扩增好的T细胞回输到病人体内。

来源：药明康德