一文读懂肿瘤免疫治疗新贵——CAR-T（三）

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免疫疗法是当下肿瘤治疗领域最具前景的发展方向之一。随着PD-(L)1等免疫检查点抑制剂应用范围逐渐扩大，CAR-T疗法研究不断出现新的进展，CAR-T疗法作为有别于传统药物的“活药”，不仅对复发、难治性肿瘤患者表现出了突破性疗效，其生产体系和使用场景也有别于普通药物。鉴于当下生物技术的更新速度，预计CAR-T疗法还将带给市场更多惊喜。本报告拟从CAR-T疗法技术基础入手，分析CAR-T疗法的局限性及研发方向、行业发展情况、研发情况与如何选择国内标的、投融资情况及行业总结。

一CAR-T疗法的局限性

尽管CAR-T疗法在急性白血病和非霍奇金淋巴瘤的治疗上具有显著的疗效，为部分复发或难治性血液肿瘤患者带来了新的希望，但CAR-T疗法作为一个新兴领域，目前也存在一些局限性。

1.1 毒副作用

目前已知CAR-T疗法的毒副作用包括：细胞因子风暴或细胞因子释放综合症（Cytokine release syndrome, CRS）、神经毒性和脱靶效应（On-target/off-tumor recognition）等。

细胞因子风暴CRS  主要表现为高烧、肌肉酸痛、呕吐、心动过速／低血压、弥漫性血管内凝血、心肺功能障碍等临床症状。轻度CRS副作用可通过辅助疗法加以治疗，如使用类固醇药物或者细胞因子阻断性药物。重度CRS还需依靠血管活性升压药、抗癫痫药等药物来缓解症状。

神经毒性  临床上多呈现意识混乱、失语、脑水肿等症状，通常在CAR-T细胞回输后的第4-5天产生，目前该副作用的发生机制尚不十分明确。通常，出现轻微临床体征的患者可在几天后自行缓解。严重情况下，需配合地塞米松（Dexamethasone）辅助治疗，通常可在约4周内缓解。

脱靶效应  指CAR-T细胞在攻击肿瘤细胞时，误伤了同样表达靶点抗原的正常组织细胞，从而引起正常组织损伤或免疫缺陷，严重时会造成患者死亡。脱靶效应可谓是CAR-T疗法最主要的副作用来源之一。

CAR-T疗法引发的毒副作用

资料来源：Science-< CAR T cell immunotherapy for human cancer >

1.2 血液肿瘤可能复发，实体瘤治疗效果差

仅从短时间内的治疗效果看，CAR-T疗法对某些血液肿瘤的治疗效果十分显著，但若将观察期限进一步延长则发现许多患者在经过CAR-T治疗几个月或更长时间后，会出现肿瘤复发的现象，影响患者预后。

和血液肿瘤相比，CAR-T疗法在实体瘤方面遇到的问题更为棘手。一方面，实体瘤发生部位不像血液系统散布全身，CAR-T细胞需抵达实体瘤病灶，并浸润到肿瘤内部；另一方面，即使CAR-T细胞能够浸润进入到实体肿瘤内部，也会面临其内部免疫微环境的抑制，影响T细胞正常作用的发挥；此外，实体瘤内部微环境存在偏酸、缺氧及营养缺乏等情况，也不利于CAR-T细胞发挥作用。

1.3 难以产业化

治疗费用昂贵  目前，已获批的CAR-T产品和绝大多数CAR-T临床实验都是使用自体型CAR-T，其以病人自身的T细胞为起始材料，这种“私人订制”疗法的生产成本较高。诺华、Kite的获批CAR-T产品定价分别为47.5、37.3万美元，高昂的价格限制了其市场潜力。诺华旗下的CAR-T产品在2018年第一季度取得1200万美元的营收，只达到了预期的三成；Kite的CAR-T产品在获批后两个月内的销售也不及预期。

质量稳定性差  患者自身的T细胞通常都存在质量与数量的缺陷，不同批次产品之间质量的稳定性较差，难以达到大规模的工业化生产以及标准化的质量控制。

二CAR-T的研发方向

基于CAR-T治疗暴露出的局限性，目前有关CAR-T的研究和开发，主要围绕以下三方面展开：

2.1 降低CAR-T细胞毒性

CAR-T疗法表现出的毒副作用表明需要开发一些控制程序来调控CAR的活性，目前已经有大量的方法被探究用于控制CAR-T的安全性。

自杀开关（suicide switch）  通过安装自杀开关对移植细胞进行快速清除，这种开关可通过小分子或者抗体来控制。常用的自杀开关包括：可诱导的caspase-9（iCasp9）、单纯疱疹病毒中的胸苷激酶（HSV-TK）及自杀表位等。

控制CAR-T毒性的自杀开关

资料来源：Nature Biomedical Engineering-< Programming CAR-T cells to kill cancer >

可诱导的CAR（Inducible CAR）  自杀开关对于控制CAR-T细胞的毒性也许是有效的，但是它们也会清除治疗性的CAR-T细胞，引发治疗反应的不可逆终止。因此，不清除CAR-T细胞的非细胞毒性的可逆系统对于控制毒性反应也许是有用的。这种可逆系统可以通过可诱导的CAR来实现，主要有三种方式：可诱导的表达、药物诱导的CAR组装、可开关控制的CAR（switchable CAR, sCAR）。

可诱导CAR的设计方式

资料来源：Nature Biomedical Engineering-< Programming CAR-T cells to kill cancer >

“逻辑门”  目前CAR-T靶向的抗原大都为肿瘤相关抗原，在肿瘤细胞表面过度表达，在正常组织中也有低表达。因此CAR-T疗法会出现脱靶效应，攻击正常组织。“逻辑门”的设计可以减少对正常组织的杀伤，该设计主要有三种形式：基于Notch的组装式受体（即SynNotch受体）、抑制性CAR（iCAR）、双特异性CAR。

“逻辑门”CAR的设计方式

资料来源：Nature Biomedical Engineering-< Programming CAR-T cells to kill cancer >

发挥空间控制  CAR-T的安全性也可通过空间位置加以调控，主要是通过肿瘤微环境的感知，使CAR-T细胞只能在肿瘤位点激活，进而杀伤肿瘤细胞。目前这种设计主要有三种方式：“蒙面”CAR（masked CAR）、“氧敏”CAR（oxygen-sensing CAR）、感知“危险信号”CAR。

通过感知肿瘤微环境设计的CAR

资料来源：Nature Biomedical Engineering-< Programming CAR-T cells to kill cancer >

2.2 提高CAR-T治疗的有效性，尤其在实体瘤中

针对患者使用靶向CD19的CAR-T产品缓解后，血液肿瘤可能再次复发的问题，可以设计同时靶向CD19与CD22分子的双CAR-T。已有研究发现，在CAR-T治疗过程中，一些原本表达CD19的癌细胞可能转而表达CD22蛋白，因此CD19、CD22双管齐下，理论上能增强CAR-T的效果。

改善CAR-T疗法在实体瘤中的治疗效果面临一些巨大的阻碍。一方面，肿瘤微环境中存在物理屏障、不利于T细胞效应功能发挥的生化和代谢环境、肿瘤细胞表达或分泌的抑制分子以及大量基质细胞，T细胞必须克服肿瘤微环境中的这些障碍才能杀伤肿瘤；另一方面，在细胞功能失调或者耗竭前，T细胞激活还需维持，用于清除肿瘤。最理想的是，在肿瘤消除后CAR-T细胞仍能维持并形成能提供长期保护的记忆性细胞。

目前，已经有一些功能性模块用于CAR-T细胞的工程化，或者将这些模块与CAR-T细胞联合治疗，可克服以上这些阻碍。 

用于改善CAR-T疗法效率的功能模块

资料来源：Nature Biomedical Engineering-< Programming CAR-T cells to kill cancer >

2.3 开发通用型CAR-T的公司

目前主要有12家公司从事通用型CAR-T的开发，简要介绍如下：

Gilead/Kite (Sangamo)  2018年2月，Gilead/Kite与Sangamo Therapeutics共同宣布，两家公司已经达成全球合作，前者将使用后者的的锌指核酸酶（ZFN）技术平台开发下一代治疗不同肿瘤的自体和异体细胞疗法。作为编辑免疫细胞的工具，基因编辑的出现有希望开发能潜在改善安全性、疗效和效率的治疗方法。

Cellectis  Cellectis在研的通用型CAR-T（UCART）疗法是现在全球临床进展最快的，其基于TALEN基因编辑技术，开发同种异体CAR-T技术平台，用于治疗急性淋巴性白血病（ALL）、多发性骨髓瘤（MM）、急性骨髓性白血病（AML）以及母细胞性浆细胞样树突状细胞肿瘤（BPDCN）。

CRISPR Therapeutics  致力于为严重疾病提供基因药物，CRISPR技术先驱Emmanuelle Charpentier为其联合创始人。由于CRISPR/Cas9系统可高效多点地进行基因编辑，通过对CAR-T细胞的改造，有望解决CAR-T疗法的应用难点，如实体瘤治疗效果较差和无法现货供应。

与第一代ZFN和第二代TALEN技术相比，CRISPR/Cas技术具备简单、高效、价格低廉、易于编程等若干优势，并且可通过添加多个向导RNA而实现多重编辑。但是CRISPR-Cas9技术也有一些限制，比如脱靶的问题。

CRISPR/Cas与前两代基因编辑技术的比较

Celyad  2018年7月，Celyad宣布FDA已接受该公司的CYAD-101的IND申请，这是全球第一个非基因编辑的同种异体CAR-T临床项目。FDA表明，允许进行代号为Allo-SHRINK的临床试验，评估CYAD-101联合化疗在无法切除的结直肠癌患者中的安全性以及临床有效性。

Fate Therapeutics  Fate Therapeutics公司开发了一款off the shelf (现货)、双靶点的CAR-T细胞产品—FT819。不同于自体CAR-T细胞治疗，FT819是从健康供试者的细胞开始，而非患者自身细胞，然后创建一个主细胞系，并使用主细胞系生产大量不受患者限制的通用型CAR19 T细胞。具体来说，用于生产制造FT819的主细胞系是诱导多能干细胞（iPSC）系。与自体（使用来自患者自身的细胞）和同种异体（使用来自捐献者的细胞）方法相比，使用主iPSC系生产的CAR-T细胞具有明显的优势。

自体CAR-T（以诺华、Kite和Juno为代表）、同种异体CAR-T（以cellectis、CRISPR Therapeutics和Allogene为代表）和Fate Therapeutics的现货CAR-T产品的比较

资料来源：Fate Therapeutics官网

Poseida Therapeutics  专注于开发新型CAR-T疗法。2017年12月，Poseida公司在美国血液学协会（ASH）年会上公布了通用CAR-T—P-BCMA-ALLO1的临床前进展。Poseida公司将高保真NextGEN(NG) CRISPR基因编辑系统与非病毒piggyBac(PB) DNA转座技术结合使用，主要在高度可取的记忆性干细胞样T细胞亚群中产生CAR-T细胞，开发了P-BCMA-ALLO1，这是一种现成的（off-the-shelf）同种异体CAR-T细胞产品。

TALEN、CRISPR/Cas9、NextGEN CRISPR的比较

资料来源： Poseida官网

Allogene Therapeutics  核心技术由Cellectis提供，Cellectis专有的同种异体技术可将来源于健康供体的T细胞经TALEN基因编辑技术改造，而不需要依据患者个体情况进行相应修饰，就可以直接进行工程化，这种免疫细胞可以治疗任何符合条件的癌症患者。公司的产品管线除了临床I期的UCRT19外，还有一些临床前的同种异体CAR-T疗法正在开发中。

Allogene公司的产品管线

资料来源：Allogene Therapeutics官网

Sorrento (Celularity)  最让人感兴趣的是该公司的下一代CAR-T，基于CD38的一款“off the shelf”的细胞药物，其是脐带血来源的异体CAR-T细胞（CD38 CAR-T “CBA”）。其中CD38的表达与分布相当广泛，无细胞系限制性，在定向髓系和淋巴细胞系祖细胞中的表达水平很高，在NK细胞、T细胞、B细胞等也有表达。

Mustang Bio  2017年12月，该公司宣布计划通过哈佛大学的授权，以及与Beth Israel Deaconess医学中心（BIDMC）的研究合作协议，将哈佛大学技术开发办公室的CRISPR/Cas9基因编辑平台与该公司在研的用于血液肿瘤和实体瘤治疗的CAR-T疗法相结合，以开发更有效的“off-the-shelf”的CAR-T细胞产品。

Cartherics (Mesoblast)  开发用于治疗实体瘤的具有多种靶向受体的同种异体的现货CAR-T细胞。Mesoblast和Cartherics技术平台的结合旨在促进大规模生产来源于诱导多能干细胞（iPSCs）的同种异体CAR-T细胞。临床级的制造和储存方法将用于将基因编辑的iPSCs转化为潜在的无限数量的杀伤性T细胞，从而消除生产自体（患者自身）CAR-T细胞所需的昂贵资源，以为大量癌症患者提供具有成本效益的“现成的”CAR-T细胞治疗。

Adicet Bio  开发“off-the-shelf”的CAR-T疗法，从而简化治疗流程，避免患者等待自体免疫细胞扩增的时间，同时大幅度降低CAR-T疗法高昂的成本，另外，Adicet也将研发针对实体瘤和自身免疫疾病的疗法。

TC BioPharm  2017年8月，因具有“off the shelf”功能的γδ T细胞技术—OmnImmune，TC Biopharm (TCB)获得了科研领域的最大奖项，入选了欧盟委员会“Horizon 2020”计划，并且获得400万欧元用于开发其针对各种癌症的同种异体γδ T细胞疗法。OmnImmune对健康供体提供的细胞进行制备，可适用于病毒、细菌感染和多种癌症的治疗。

TCB的γδ T细胞技术—OmnImmune

资料来源：TC BioPharm官网

三结语

为患者打造专属的治疗方式，价格不菲已是必然，必须正视的问题是：无论是对商家来说，还是对患者来说，高成本的“个体化生产”以及“个体化治疗”所具有的临床效益都是有限的。因此，将CAR-T转变为“off-the-shelf”供应链，具备能规模化生产、剂量恒定、疗效优越等优点才是大势所趋。

目前，虽然大多数通用CAR-T的研发还处在临床前或临床早期阶段，但其极具吸引力的治疗潜力足以作为强大的推动力。此外，在抗击癌症的过程中从来都没有一帆风顺，突破性创新疗法的研发更是如此。因此，无畏向前的螺旋上升才是抗癌路上的主旋律。

当前已经有两款CAR-T疗法上市。如果通用型CAR-T疗法能够顺利问世，对于患者来说又多了一条全新的治疗方案。而且，如果异体CAR-T最终可行，单例治疗价格有望大幅下降，生产效率也会大幅提升，CAR-T治疗领域也将迎来重要变革。

◆◆敬请关注◆◆

系列 内容预告：

• CAR-T疗法的行业发展情况

• CAR-T疗法的研发情况及如何选择国内标的

• CAR-T疗法的投融资状况分析与行业总结

文 | 木子鹏

微信 | lilyyin-928

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