Nature重磅：「创意支架」完美呈现CAR-T体外扩增条件，效率可提高10倍丨医麦黑科技
今天是2018年1月16日
农历十一月三十
医麦客：大大缩短CAR-T细胞生产制造时间
2018年1月16日/医麦客 eMedClub/--2017年，诺华和吉利德(Kite)的两款CAR-T细胞产品获批上市，书写了细胞疗法时代的开卷语。而伴随着法规细则的出台，中国CAR-T的产业化道路也已经拉开序幕，截止到2018年1月12日，国内已有6个CAR-T细胞药物申报临床。
作为一项突破性的新型疗法，CAR-T已经在临床试验中显示出了强大的治疗潜力。在实际的操作过程中，科学家们需要通过一种类似透析的过程提取出病人体内的一些T细胞，然后在实验室对它们进行基因修饰，将编码这种CAR的基因导入到T细胞，并进行CAR-T细胞的扩增，最后将足够量的CAR-T细胞回输到患者体内。这些T细胞利用它们表达的CAR受体结合到靶细胞表面上的分子，而这种结合触发一种内部信号产生，接着这种内部信号就可以强效地激活这些T细胞以至于它们能够快速地摧毁靶细胞。
Juno的CAR-T细胞产品的预期生产制造时间(图片来源 Juno)
但不可否认的是，目前的治疗过程对于一些病人来说也是耗时且危险的。因为百万级数量的CAR-T细胞才足以对抗患者体内的癌细胞，而扩增到如此大的数量可能需要几周时间。
其中，作为CAR-T细胞产品制备最快的公司，Kite从提取患者细胞，到CAR-T细胞回输进患者体内的过程也需要16-18天(中位数为17，也可能缩短到14天)的时间(诺华22-29天，Juno 24天左右)。而鉴于多种难治性癌症的侵袭性质，接受CAR-T细胞治疗，时间绝对是最为关键的一个环节。
如何让从供体中分离出T细胞通过抗原呈递细胞的模拟支架(APC-ms)来接收信号并进行扩增(图片来源wyss.harvard.edu)
所以在保证治疗疗效的同时，尽量的缩短CAR-T细胞的扩增时间是相当重要的。正常情况下，人体内T细胞的扩增需要抗原呈递细胞(APC)的帮助。其会在合适的时间，对T细胞进行多种刺激，但这种完美的扩增条件却很难在体外实现。
David Mooney(图片来源wyss.harvard.edu)
令人惊喜的是，由哈佛大学Wyss研究所的David Mooney和工程与应用科学学院(SEAS)的John A. Paulson领导的一个研究小组开发的一种用生物材料制成的支架，却有望彻底改变CAR-T细胞的扩增现状。相关研究结果于2018年1月15日在线发表权威学术期刊《Nature Biotechnology》上。
左边的图像显示了一个APC模拟支架的扫描电镜照片(SEM)，它是由许多微小的多孔二氧化硅棒(MSRs)组成的，被脂质双层(SLB)覆盖，并结合了T细胞刺激的信号。在正确的SEM图像中，T细胞(蓝色)与一个完整的抗原递呈细胞模拟支架(棕色)的部分结合，扩增并在T细胞治疗中存活(图片来源wyss.harvard.edu)
相比较于现有的体外扩增方法，在该项研究中，科学家用APC-模拟生物材料支架实现了对小鼠和人原代T细胞的更有效扩增，并且证明了该方法在接受CAR-T细胞治疗的小鼠淋巴瘤模型中的潜力。
作为Wyss研究所的核心成员以及免疫材料平台的领导者，Mooney博士表示：“我们的方法跟APCs如何在外膜上呈现对原代T细胞的刺激信号，以及它们如何释放可溶性因子以增强T细胞的存活非常相似。因此，可以实现更快，更大数量的扩增。通过改变支架中脂质、诱因和可扩散因子的组成，我们设计了一个非常灵活多样的平台，可用于扩增来自血液样品的特定T细胞群体，包括CAR- T细胞疗法。”
APC模拟支架(APC-ms)的结构(图片来源 Nature Biotechnology)
为了设计这种模拟APC的支架，研究小组首先在多孔的硅制棒状材料(MSRs)中填入了一种延长相关T细胞存活的APC产生因子-白细胞介素2(IL-2)。然后用类似于APC的细胞外摸，磷脂双层膜(SLB)包被MSR。接着，研究人员用一对T细胞刺激抗体进行功能化(这些抗体能够在脂质层中保持移动并且能与T细胞表面的受体/共受体分子结合)。最后，在培养基中，通过棒状材料的沉降和随机堆叠，三维支架自发形成，并形成足够大的孔，允许T细胞的自由进入、移动和积累，从而发出刺激其成倍扩增的信号。
Polyclonal expansion of primary mouse T cells(图片来源 Nature Biotechnology)
Polyclonal expansion of primary human T cells(图片来源 Nature Biotechnology)
在一系列的并行比较中，Mooney的研究小组证明，APC模拟支架的性能优于商业上可用的扩增珠(Dynabeads，目前用于临床过继细胞治疗)。作为该论文的第二作者，David Zhang表示：“在单剂量下，相比较于Dynabeads，APC-模拟支架使得小鼠和人类的原代T细胞扩增至2-10倍。此外，这种APC模拟支架还有另外一个不容忽视的优势，研究人员甚至可以在所期望的免疫反应中，调整具有不同作用的T细胞亚群的比例，而这在将来可能会增加细胞治疗的有效性。
CD4/CD8 ratio(图片来源 Nature Biotechnology)
在这些发现的基础上，研究人员展示了他们的T细胞扩增平台(APC模拟支架)在治疗模型中的实用性。论文的第一作者，Alexander Cheung博士说：“我们发现用APC模拟支架扩增的特定CAR-T细胞产物可以促进治疗人类淋巴瘤癌症的小鼠模型。相比较于类似设计的扩增方法(扩增珠)，被设计为激活特定类型的CAR-T细胞的APC模拟支架能够在同样的培养时间里产生更多数量的修饰的T细胞，并且所得到的细胞同样可以有效地杀死小鼠淋巴瘤细胞。
In vivo efficacy of restimulated 19BBz CAR-T cells in a disseminated lymphoma xenograft model(图片来源 Nature Biotechnology)
在成功使用该APC模拟支架扩增样品中存在的所有T细胞后，研究小组证明，其也可用于从更复杂的细胞混合物中扩增抗原特异性T细胞。这种T细胞克隆是由免疫系统不断发展的，用来识别外来蛋白质中包含的小肽。为了达到这个目的，研究人员将分子加入到被称为主要组织相容性复合体(MHC)的支架中，并将从病毒蛋白衍生的小肽呈递给T细胞。
Cheung 表示，基于这项研究，他们发现APC-模拟支架也具有从血液中富集和扩增罕见T细胞亚群的优越潜力，并坚信他们创造了一种可以促进更有效的精确免疫治疗的技术平台。
Donald Ingber(图片来源wyss.harvard.edu)
对此，Wyss研究所的创会理事Donald Ingber评价道，这种T细胞活化支架可以加速许多免疫治疗方法在临床上的成功，挽救大多数晚期癌症患者的生命。与此同时，还能够同时推进个性化医疗的发展。
在此，我们也期待这一平台技术能尽快在临床上得到应用，为包括CAR-T在内的细胞免疫治疗锦上添花，让更多的晚期癌症患者能够重获新生。
参考出处：
doi:10.1038/nbt.4047
https://wyss.harvard.edu/fast-tracking-t-cell-therapies-with-immune-mimicking-biomaterials/
医麦客 丨主办
中国生物医药产业新媒体
转载请联系：service_tlb@163.com
☟ 阅读原文 报名参会
申明：文中资讯内容和事件评述仅代表作者观点，如果出现与事实不符或版权侵犯的内容，请速与医麦客平台联系，我们会尽快做出处理，欢迎更多读者朋友关注并给出指导建议。