Nature子刊​：CAR-T攻克實體(tǐ)瘤又(yòu)出新(xīn)招，70%小(xiǎo)鼠的腫瘤完全消除

2019年12月17日/醫(yī)麥客 eMedClub/--嵌合抗原受體(tǐ)(CAR)T細胞在惡性血液腫瘤中(zhōng)展現出的強大實力，使其成為(wèi)近年來最有(yǒu)前景的腫瘤免疫療法。迄今為(wèi)止，全球範圍内已有(yǒu)兩種靶向CD19的CAR-T療法成功上市，用(yòng)于治療某些B細胞惡性腫瘤。

随着12月14日Kite Pharma宣布已向美國(guó)FDA遞交KTE-X19（靶向CD19）治療R/R套細胞淋巴瘤（MCL））的BLA，以及在剛剛結束的ASH2019年會上各研發企業和機構帶來的各類CAR-T候選産(chǎn)品的積極臨床結果，我們即将迎來第二批進入市場的CAR-T細胞産(chǎn)品。但無一例外的是，這些産(chǎn)品依然還是針對的血液腫瘤。

ASH2019：第二批CAR-T即将進入市場，雙靶點的後續開發為(wèi)其保駕護航丨醫(yī)麥新(xīn)觀察

而事實上，根據2019年最新(xīn)的全球癌症數據，全球範圍内大約90%的癌症病例為(wèi)實體(tǐ)腫瘤，但關于實體(tǐ)瘤的細胞治療臨床試驗卻很(hěn)少。2019年發表在Nature Reviews Drug Discovery的一篇名(míng)為(wèi)The global pipeline of cell therapiesfor cancer的綜述的數據就顯示，自1993年開始的所有(yǒu)細胞治療試驗中(zhōng)，隻有(yǒu)一半是針對實體(tǐ)瘤，并且大部分(fēn)集中(zhōng)于黑色素瘤、中(zhōng)樞神經系統腫瘤、以及肝癌上，而發病率較高的前列腺癌、乳腺癌、肺癌等都相對較少。

▲實體(tǐ)瘤和血液腫瘤的細胞治療試驗比較（圖片來源：參考出處5）

一直以來，與血液腫瘤相比，實體(tǐ)瘤的抗原異質(zhì)性，免疫抑制性微環境，以及厚實的細胞外基質(zhì)等讓細胞療法難以有(yǒu)效發揮，因此成為(wèi)細胞療法治療癌症的主戰場。作(zuò)為(wèi)細胞療法的主力軍，CAR-T細胞療法在當下全球範圍内1011款已獲批或正在研發的細胞療法中(zhōng)占比超過了五成，共有(yǒu)568款，超過了剩餘療法（譬如TCR-T細胞療法，腫瘤浸潤淋巴細胞療法等）類型的總和。

▲2018至2019年全球用(yòng)于癌症的細胞療法管線(xiàn)（圖片來源：參考出處5）

另外，CAR-T細胞的臨床試驗中(zhōng)占主角的也仍然是血液腫瘤，并且CAR-T在血液學(xué)環境中(zhōng)的成功尚未轉化為(wèi)實體(tǐ)腫瘤環境中(zhōng)的顯著水平的客觀臨床反應。但是，CAR-T攻克實體(tǐ)瘤的腳步從未停止過。截至2019年5月，在ClinicalTrials.gov注冊的大約總共510個CAR-T臨床試驗中(zhōng)，160個已完成或正在進行的CAR-T臨床試驗針對實體(tǐ)瘤，其中(zhōng)64％在I期，30％在I/II期，3%在II期，2%是長(cháng)期随訪，1%是回顧性研究。

▲ 針對實體(tǐ)瘤的CAR-T臨床試驗 (按靶點和階段)（圖片來源：BioDrugs）

國(guó)内，科(kē)濟生物(wù)醫(yī)藥的靶向GPC3的CAR-T細胞産(chǎn)品于今年年初（1月24日）獲得CDE批準臨床試驗，這是我國(guó)首個用(yòng)于治療實體(tǐ)瘤的CAR-T細胞藥物(wù)。

我們知道，對于實體(tǐ)腫瘤，經靜脈注射的CAR-T細胞不僅難以進入腫瘤并以戰勝癌症所需的數量與腫瘤結合，也難以在腫瘤病竈形成的不利微環境中(zhōng)生存。目前，開發克服免疫抑制性腫瘤環境、腫瘤可(kě)及性和浸潤性、以及優化CAR-T功能(néng)的方法和技(jì )術，是CAR-T領域提高實體(tǐ)腫瘤治療水平的研究焦點。

神奇金屬薄膜，送CAR-T細胞直達實體(tǐ)瘤

近日（12月9日），Fred Hutchinson（弗雷德(dé)哈欽森） 癌症研究中(zhōng)心的Matthias Stephan團隊在 Nature Biomedical Engineering 雜志(zhì)上發表了一項題為(wèi)“Nitinol thin films functionalized with CAR-T cells for the treatment of solid tumours”的研究，他(tā)們成功研制了一種可(kě)以将CAR-T細胞直接“空降”至腫瘤組織周圍的金屬網膜。

該研究成果首次表明，在卵巢癌小(xiǎo)鼠臨床前模型中(zhōng)，一塊裝(zhuāng)載CAR-T細胞的金屬薄膜能(néng)将CAR-T細胞直接“空降”至腫瘤組織周圍，不僅讓腫瘤組織中(zhōng)的CAR-T細胞密度與傳統靜脈注射相比增加232倍，還讓70%小(xiǎo)鼠的腫瘤完全消除。

事實上，“空降”CAR-T的想法此前早已有(yǒu)研究團隊嘗試過，他(tā)們将CAR-T細胞植入水凝膠、纖維蛋白基質(zhì)、細胞外基質(zhì)等成分(fēn)制成的支架中(zhōng)，直接植入到腫瘤周圍，然而這些方法都沒有(yǒu)取得成功。

此次研究中(zhōng)，Stephan團隊選擇了一種全新(xīn)的載體(tǐ)——金屬網膜。他(tā)們選擇用(yòng)于修複骨折、矯正牙齒和防止動脈阻塞的金屬——鎳钛，鎳钛具(jù)有(yǒu)超彈性、不受磁共振成像診斷幹擾等獨特性能(néng)，已成為(wèi)開發新(xīn)型醫(yī)療器械如支架、神經血管分(fēn)流器以及心髒瓣膜等的重要材料。然後通過磁控濺射技(jì )術（magnetron sputtering）制備出了結構分(fēn)辨率高，生物(wù)相容性好、制作(zuò)成本較為(wèi)廉價的鎳钛薄膜。

▲ 圖片來源于：參考出處3

這種幾近半透明的鎳钛薄膜由Monarch Biosciences公(gōng)司制作(zuò)，可(kě)以安(ān)全地植入人體(tǐ)内，其厚度為(wèi)10微米，大約比人的頭發的平均厚度薄7倍。該公(gōng)司也為(wèi)這一項目提供了資金。

Stephan博士和他(tā)的同事們表示：“我們需要找到一種适合T細胞的薄膜圖案結構。這種圖案結構空間需要足夠小(xiǎo)，保證細胞不會落入縫隙之間，但也不要太小(xiǎo)，這樣會使T細胞感到太擁擠而無法移動。”在這個基礎上，他(tā)們發現一個類似迷宮自上而下視圖的直線(xiàn)圖案結構最适合裝(zhuāng)載T細胞。

▲ 圖片來源于：參考出處2

若要達到治療腫瘤的目的，CAR-T細胞能(néng)透過薄膜移至腫瘤周圍并且觸發它們快速擴增是關鍵。因此，研究人員在鎳钛薄膜上塗上了纖維蛋白和刺激分(fēn)子（CD3、CD28和CD137）。該纖維蛋白是一種存在于血液中(zhōng)的纖維蛋白，為(wèi)T細胞提供爬行需要的“手柄”，刺激分(fēn)子則模拟T細胞接收的信号，使其快速擴增。

Stephan博士表示：“這不僅僅是一個被動的遞送裝(zhuāng)置，還是一個釋放平台，可(kě)以觸發CAR-T細胞的擴增，從而克服腫瘤對免疫細胞的防禦。”

▲ Matthias Stephan博士（圖片來源于：參考出處3）

研究人員在這種薄膜中(zhōng)植入靶向卵巢癌細胞标志(zhì)物(wù)ROR1的CAR-T細胞，将這些CAR-T細胞置于薄膜的兩側，它們随之被吸收到材料中(zhōng)。“這就像兩邊都塗上果醬的面包片。金屬膜就是面包，我們把CAR-T細胞放在面包的兩邊，然後它們浸透到面包中(zhōng)間。”Stephan博士說。

然後，利用(yòng)建立的卵巢癌實驗室模型，研究人員将載有(yǒu)CAR-T細胞的薄膜植入腫瘤，CAR-T細胞移出薄膜并被吸引到腫瘤附近，在植入物(wù)的刺激下在腫瘤部位顯著增殖。相比傳統的靜脈注射方式，通過薄膜植入的腫瘤組織中(zhōng)CAR-T細胞密度高了232倍。

▲ 圖片來源于：參考出處1

并且，10天内，所有(yǒu)小(xiǎo)鼠的腫瘤都消失了，在20天内，70%的小(xiǎo)鼠保持無瘤狀态,平均存活時間達80天，比未經治療的對照組提高2.7倍。 同時，在實驗過程中(zhōng)，這種金屬薄膜安(ān)全可(kě)靠，周圍的組織或器官也沒有(yǒu)出現壞死。

▲ 圖片來源于：參考出處1

雖然這項技(jì )術轉化為(wèi)臨床應用(yòng)還需要經過進一步實驗研究，如果在更多(duō)的研究和臨床試驗中(zhōng)得以驗證，未來或許隻需要植入一小(xiǎo)片金屬薄片，就可(kě)以有(yǒu)效控制胰腺癌、乳腺癌等腫瘤的生長(cháng)。同時，研究人員也正在嘗試形成管狀的薄膜浸透CAR-T細胞，用(yòng)于導緻氣道或消化系統阻塞的癌症，如肺癌、胰腺癌或食管癌等。

▲ 圖片來源于：參考出處2

近年來，科(kē)學(xué)家們已經做出了相當大的努力來開發新(xīn)的方法來克服實體(tǐ)瘤障礙，并采用(yòng)優化策略用(yòng)于針對這些特定适應症的CAR-T療法。我們期待着，越來越多(duō)的臨床前/臨床數據能(néng)拼湊成一幅完整的拼圖，展示CAR-T治療實體(tǐ)瘤的真實能(néng)力。

參考出處：

1.https://www.nature.com/articles/s41551-019-0486-0

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4.https://link.springer.com/article/10.1007%2Fs40259-019-00368-z

5.doi: 10.1038/d41573-019-00090-z