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CAR-T传奇

Jerry Jerry 来源:Jerry
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细胞疗法

那还是在1968年,Steven Rosenberg觉得他遇到了一个极其罕见的病例。

Rosenberg当时还是West Roxbury VA Hospital的一名住院医。病人的右上腹疼痛难忍,Rosenberg经过检查之后发现他患有急性胆囊炎。没什么严重的吧,他这样想,进行胆囊切除术就可以了。

但在手术的时候,他发现病人的腹部有一道很长的手术疤痕。Rosenberg问他以前是不是接受过大型手术。“以前得过癌症,”病人淡淡的说:“那还是很多年前的事情了。”

Rosenberg调出了他之前的病历,发现他12年前曾因患有消化道癌症在这家医院进行过手术,而且手术时癌症就已经转移到肝脏上。病历中写道,医生虽然能够将一些大的肿瘤切除,但对小的转移灶却无能为力。当时医生大概是觉得病人的生存期已经不会很长了,因此建议病人出院回家,享受生命的最后时光。

然而让Rosenberg意外的是,当他翻开病历的下一页,他发现这位病人在三个月后再一次来到了这家医院就诊,接下来的一次是六个月之后。病历中写着,一年以后这位病人已经能重返工作岗位了。

Rosenberg觉得他对此只有两种解释。一是医生诊断错误,也就是说这位病人并不是癌症患者,虽然存在这种可能性,但是概率并不高。而第二种可能是病人的癌症经历了自发缓解过程而痊愈了。

但这种情况发生的概率更低,因为直到Rosenberg遇到这位病人之前,医学文献中仅仅报道过四位这样类型的患者。每年罹患癌症的人何止千千万,能够自发缓解的人,大概只有其中的十万分之一。

Rosenberg检查了病人的原始病理报告以及组织样本,排除了第一种可能。唯一的解释只能是病人经历了自发缓解过程。但在当时来说,这确实算得上是非常罕见的事情了。Rosenberg当时还只是一名住院医,对他来说遇见这样的病人毫无疑问是一种巨大的冲击:这好像是魔法一样,他曾这样说道。

为了让这一魔法能够再次重现,Rosenberg进行了一项听起来很简单的操作。他当时怀疑病人的血液中存在某种能够抵抗癌症的因子,而当时医院恰好还有一位患有相同癌症的病人与那位自发缓解的病人血型相同,因此Rosenberg在征得上级同意之后,将那位病情自发缓解的病人的部分血液输入到了这位患者的体内。 

结果可想而知,奇迹并没有发生。接受输血的病人疾病很快进展,不久之后便去世了。尽管没能获得成功,但Rosenberg却变得十分着迷于癌症以及免疫学。为了更加深入地进行研究,Rosenberg暂停了当时的外科手术培训,去哈佛待了一年系统地学习免疫学知识。

Rosenberg出生在一个传统的犹太人移民家庭里。他的父母历经险阻从波兰逃到了纽约,战争结束的时候,Rosenberg父母的大部分亲人早已在大屠杀中丧生。那时的Rosenberg才六岁,一张张的明信片从欧洲寄到纽约,一次又一次地通知他们某位亲人已经在布痕瓦尔德或奥斯维辛的屠杀中丧生。

这大概就是人世间最大的恶了吧。或许是因为太小的年纪就经历过人性的阴暗面,Rosenberg从小就已经很清楚将来要做什么:成为一名医生,拯救患者的性命,而不是去害人。 

Rosenberg一直都是一个不折不扣的工作狂。在他还年轻的时候,他曾想过跟当时还是女朋友的Alice O’Connell分手,因为他觉得恋爱会分散他进行科研的精力。

“我很喜欢夜晚,”Rosenberg在1992年出版的一本书The Transformed Cell中这样写道。他还能回忆起年轻时深夜在实验室工作的喜悦,喝着在加热器上已经热了几个小时的早已煮的粘稠的咖啡,迎着早晨的太阳走出实验室,大概这世上再找不到能与之媲美的满足感了吧。

67号病人

Rosenberg刚到NCI的时候,人们对于抗肿瘤免疫反应的了解还极为有限。十八世纪末十九世纪初,纽约的William Coley医生曾使用Coley toxin来激活病人的免疫系统,以此来治疗癌症 (见:肿瘤免疫疗法的诞生)。但由于疗效难以重复,而且制备过程复杂,在化疗以及放射疗法出现之后Coley toxin就逐渐淡出了人们是视野。

其实在Rosenberg刚参加工作的七十年代,依然有很多人不相信人体内的免疫反应能够对抗肿瘤。然而Rosenberg却一直坚信细胞免疫疗法的潜力。那时Rosenberg也做过很多现在看来很蠢的研究,比如将猪的淋巴细胞输入到人的体内。

因为当时已经有研究表明,将某些肿瘤抗原注射到兔子和猪的体内之后能够引发动物的免疫反应。Rosenberg认为既然动物体内能够存在对抗肿瘤细胞抗原的免疫反应,那么动物血液中就有可能存在一些能够对抗肿瘤的物质。但与上一次相同,这一次的尝试依然没有成功。

1976年,Robert Gallo实验室发现IL-2能够刺激T细胞的增殖 。Rosenberg希望能够将这项发现应用到癌症的治疗上。于是他开始尝试将IL-2加入到小鼠T细胞的培养基中,在五天之后,T细胞数量增长到了之前的30倍。

IL-2是一个极好的研究工具。而Rosenberg当时也恰好需要这一工具,因为他的下一个免疫疗法的方案是提取病人体内的T细胞,然后在体外扩增之后回输到病人体内。

Rosenberg认为,在所有从外周血提取的T细胞中,总有那么几个细胞能够识别肿瘤细胞。如果能够扩增这类细胞的话,将有可能有效的攻击肿瘤细胞。

其实Rosenberg和同事在之前的实验中就证实了,将肿瘤组织与免疫细胞共培养之后再将这些免疫细胞暴露于其他肿瘤组织之后,这些细胞能够在体外杀灭肿瘤细胞。而且他们同时也发现,将IL-2注射至小鼠体内之后能够缩小小鼠的肿瘤。

但是回输使用IL-2培养过的T细胞,以及直接使用IL-2这两种策略都没能取得成功。而且更糟糕的是,Rosenberg发现IL-2的毒性非常大,能够把每位接受治疗的病人送进ICU。

尽管如此,Rosenberg依然没有放弃。他开始尝试使用这两种治疗手段的组合方案,也就是向病人体内回输体外培养的T细胞,并同时使用IL-2。

从1980年到1984年,Rosenberg尝试了太多种治疗方法,然而他在之前66位病人身上使用的方案都失败了。但在1984年他遇到了第67位病人Linda Taylor,一位患有黑色素瘤的海军军官。

Taylor是Rosenberg第一位接受这种组合疗法的病人,而她却被成功的治愈了。Taylor到现在依然还活着。Taylor以及其他的一些人的成功治疗,使Rosenberg以及IL-2疗法登上了各大新闻的头条,而他NCI的一些同事也开始称呼他为Stevie Wonder。

之后Rosenberg将数据发表 [1]。但后来人们却发现该疗法的作用其实没那么大,因为该疗法只能够对很少一部分的黑色素瘤以及肾癌患者起效。

在这之后Rosenberg的实验室开始尝试从手术切除的肿瘤中提取其中浸润的淋巴细胞 (这类细胞被称为tumor-infiltrating lymphocytes),并尝试在体外扩增后回输到病人的体内,并同时使用IL-2进行治疗。

而除了疗效的研究,当时Rosenberg实验室还在进行一项TIL的基础研究:提高TIL细胞的体内存活时间,而这个任务也落在了Patrick Hwu的身上。

飞驰的CAR

Patrick Hwu 在1989年加入了Rosenberg的实验室。他当时的第一项工作就是研究TIL细胞的存活时间。为了标记回输至病人体内的T细胞,Hwu将编码新霉素磷酸转移酶的基因导入到了T细胞的基因组。

该基因所表达的酶能够保护T细胞不受新霉素的毒性作用影响。之后将细胞回输至病人或小鼠体内。几周之后再从体内提取T细胞,并向培养基中添加新霉素,之后再检测存活细胞的数量。

Hwu这项研究的结论很让人意外,因为他发现这些回输的T细胞在体内只能存活大约三周的时间。人体内的一些T细胞能够存活长达数年的时间,而这些回输的T细胞却只能存活三周的时间,这大概也能部分解释为何TIL疗法的疗效不佳。

但Hwu和同事认为他们或许能够提高T细胞在体内的生存时间,这一灵感其实来源于骨髓移植。骨髓移植之前通常会使用氟达拉滨/环磷酰胺等清髓化疗方案对病人进行清髓预处理,以摧毁病人的免疫系统。以使之后输入的免疫细胞就能够有足够的生存空间。

虽然这种方式应用于TIL疗法理论上来讲是可行的,但对病人来说也很危险。Hwu的同事基本都是外科医生,只有Hwu一人是之前给病人使用过化疗药物的肿瘤学家。虽然他自己心里也很害怕病人出现问题,但从某种意义上来说,为了提高TIL的疗效他必须进行这种尝试。

但是让他们意外的是,病人对氟达拉滨/环磷酰胺的耐受性并不差。而且他们发现进行清髓化疗之后再使用IL-2会使IL-2的毒性下降,并使部分病人的病情好转。

虽然这种方式取得了一定的成功,但到此时该疗法治疗黑色素瘤之外的其他类型肿瘤的疗效依然非常差。为何这一疗法不能应用于其他类型的肿瘤呢?Hwu决定采用其他手段来解决这一问题,比如将TNF基因导入到TIL细胞中,使这些细胞在迁移至肿瘤位点之后再分泌TNF。

但是这个研究项目进展很缓慢。其实Hwu所进行的这些TIL研究项目的难度都很高,因为Hwu当时发现TIL细胞的体外培养非常困难,而且TIL并不像其他一些类型的细胞那样容易表达外来基因,当时能够提高转染成功率的技术种类也非常有限。 

Hwu的这个研究项目最终也没取得成功,但他在TIL培养以及将外源基因导入T细胞的经验,却对Zelig Eshhar当时进行的一项研究产生了很大的影响。

Zelig Eshhar 出生于以色列一个叫Rehovot的小镇。Eshhar的博士以及博士后研究一直专注于免疫学领域的研究。他整天脑子里想的全是免疫,T细胞结构,抗体的功能。而有一天,Eshhar的脑子里出现了一个很奇怪的想法:T-body。

Eshhar在研究T细胞受体(T cell receptor, TCR)的结构的时候,他觉得TCR与抗体的结构和功能存在很多类似的地方。抗体是由B细胞(浆细胞)制造的,而TCR则存在于T细胞上。

从结构上讲,TCR由alfa和beta链组成,抗体由重链以及轻链组成,两者都包含恒定区以及可变区。而从功能上讲,TCR以及抗体都有抗原识别的功能。而且表达抗体和TCR的基因属于同一个基因家族。

但TCR与抗体识别抗原的方式存在明显差异,因为抗体能够识别抗原的固有形态,而且具有较高的亲和性,但TCR只能够识别MHC递呈的抗原片段。

如果将TCR的可变区替换为抗体的可变区会产生什么后果呢 (TCR-AntiBODY, T-body)?是否会将抗体的抗原特异性转移到T细胞上呢?

该嵌合结构的抗原受体也同时包含TCR细胞外的恒定区,以及跨膜区和TCR的胞内结构区,因此该受体也应该能够诱导T细胞增殖,介导白介素生成以及使靶细胞裂解。

Eshhar也证实了这一想法的可行性。Eshhar实验室将TNP (2,4,6-三硝基苯) 抗体的可变区移植到了TCR的恒定区上,并证明了该嵌合抗原受体 (chimeric antigen receptor, CAR) 受体具有类似该抗体的特异性,并能够以非MHC限制性的方式结合TNP抗原,并介导白介素生成和靶细胞裂解 [2]。

Eshhar这项研究的目的只是想验证是否能够改变T细胞受体的抗原特异性,并介导其相应的细胞杀伤作用。而将其用于肿瘤治疗领域的设想其实是后来才有的想法。因为当时利用单克隆抗体治疗癌症的研究已经比较多了,而Eshhar的技术理论上能够克服TCR识别肿瘤抗原的缺陷,将TCR的可变区替换为靶向肿瘤抗原的抗体可变区。

而如果将该技术应用于疾病治疗领域的话,Eshhar还需要对以上技术进行改进。因为他之前使用的永生化的细胞或杂交瘤细胞并不能直接应用于疾病的治疗。

但Eshhar在将嵌合基因导入到原代T细胞的过程中却遇到了困难。而Hwu对Eshhar遇到的困难一点也不感到意外,因为淋巴细胞本来就很难表达外源基因,而Hwu之前导入TNF基因的经验却给了他很多经验。 

为了能够在原代T细胞中稳定的表达嵌合抗原受体基因,Eshhar决定与Hwu所在的实验室合作。他们使用了来源于抗体的单链抗体片段(single-chain variable fragment, scFv)来解决嵌合抗原表达稳定性的问题。

而先前的实验也证明了scFv与天然Fab片段的结合活性与特异性类似。而且他们使用了Fc受体的γ亚基来转导抗原结合信号,(除此之外,1991年的时候Arthur Weiss实验室证明了包含CD8, and the CD3ζ的CAR也足以激活T细胞)。

Hwu等人构建了作用于三种不同靶标的嵌合抗原受体(chimeric antigenreceptor, CAR),一种是靶向乳腺癌细胞,一种是结肠癌,一种是卵巢癌。然后他们将这些系统导入到靶向黑色素瘤的TIL中。最后他们也证明了来源于MOv18抗体的CAR-T细胞能够有效裂解相应的卵巢癌细胞。

1993年,Hwu以及Eshhar等人将该数据整理成论文发表 [3]。这篇文章也成了CAR-T领域的里程碑式的文章。

但其实当时进行类似研究的人不止Eshhar以及Rosenberg。上世纪九十年代,在Rosenberg实验室所在街道的另一侧,位于贝塞斯达的海军医学研究所里Carl June同样也在研究CAR-T。

连环杀手

1971年,本已被斯坦福录取的June为了逃避越南战争的征兵而主动选择去海军学院。由于海军支付了他本科以及医学院学习培训的费用,因此按照规定他的服役时间也必须被相应地延长。

June从医学院毕业的时候他仍然还有12年的服役时间。而这也意味着在这12年的时间里,他的工作需要服从海军的安排。 

June早期的一个研究方向是骨髓移植。上世纪七八十年代骨髓移植疗法已经初见成效,但该疗法也同样有可能产生致命的移植物抗宿主病(graft versus host disease)。“看着一个个的病人因副反应而死去,那真是太让人心痛了,”June回忆道。

1983年,环孢素获批用于预防和治疗骨髓移植引起的移植物抗宿主病。在June看来环孢素确实是一种很神奇的药物,因为环孢素不会像其他类型的免疫抑制剂那样抑制人体的整个免疫系统,而只会抑制T细胞的功能。 

但June却发现如果同时使用环孢素和一款叫做9.3的单抗的话,T细胞的抑制作用就会被消除。当时June就已经很清楚9.3单抗的作用靶点是CD28,而在不久之后June的实验室就发现CD28能够以明显不同于CD3通路的方式活化T细胞 [4]。

但当时海军送June去学习骨髓移植技术的目的并不只是单纯的想进行基础科学研究。骨髓移植是治疗重度核辐射损伤的唯一有效的方法,海军希望June能够通过这种手段来治疗那些遭受过核辐射的士兵。

而随着柏林墙的倒塌,冷战结束,海军便不再对苏联的核武器心生恐惧,他们也就不再关心通过骨髓移植治疗核辐射的问题了。 

到了九十年代,由于癌症领域的科研经费减少,June决定将实验室的研究方向转向HIV。June当时希望使用细胞疗法来治疗HIV感染。当时已经有一些科研人员研究过如何在体外对HIV特异性CD8 T细胞进行扩增,然后将这些细胞回输至病人体内,希望以此来重建病人的免疫系统。 

这种方式其实与Rosenberg当初治疗癌症病人的方法非常类似。但与TIL疗法所不同的是,在体外扩增HIV感染者的T细胞会面临更多的困难。这很大程度上是由于诱导CD4+ T细胞增殖的过程同样也有可能活化HIV病毒的复制,从而加速T细胞死亡。 

June此前一直在研究T细胞功能,而他之前积累的经验也为艾滋病领域的研究提供了很大的帮助。由于June之前就发现了CD28对T细胞功能的重要影响,因此他开始尝试使用CD28抗体来激活T细胞上的CD28受体。

而在这个过程中他却发现了一个很有意思的现象,因为当使用游离的CD28抗体后,T细胞很容易被病毒感染。而如果将抗体固定在培养皿的底部,这些细胞就能够抵抗HIV感染 [5]。 

但除此之外,在体外扩增T细胞然后再回输至感染者体内这种治疗手段并没有获得其他突破性进展。于是June希望更进一步,通过对T细胞受体进行改造来提高CD8 T细胞对HIV感染细胞的特异性,而他所使用的技术也正是CAR-T。 

June与一家基因疗法公司Cell Genesys合作,通过诱导T细胞表达HIV特异性的CD4 zeta受体(胞内区为CD3 zeta),来使这些细胞特异性地靶向被HIV感染的CD4 T细胞。

大概很多人并不了解,CAR-T疗法的第一项临床试验其实是用于治疗HIV/艾滋病的。

June和Cell Genesys合作进行过三项HIV的CAR-T疗法临床试验,这些临床研究证实了这一疗法的安全性,而且他们发现该疗法能使一些感染者的免疫功能得到恢复。但还没等他们对CAR-T技术进行进一步优化,Cell Genesys就在1997年停止了这些研究。

随着蛋白酶抑制剂的上市以及鸡尾酒疗法的出现,HIV/艾滋病变成了一种慢性病 ,而CAR-T疗法也就失去了竞争力。

但其实June在这些CAR-T疗法的研究中获得了一个很重要的发现。由于基因疗法有可能引起患者的基因组突变,因此NIH要求病人在接受基因疗法之后需要进行长达15年的随访。但是在随访之后June发现,即使过了数年甚至十数年,HIV感染者体内依然存在CAR-T细胞:这些细胞的半衰期竟然能够长达17年 [6]。

可能对于Michel Sadelain来说,这一数据确会让他觉得非常难以置信。因为Sadelain在九十年代初研究CAR T细胞的时候,他发现他使用的CAR-T细胞只能在肿瘤患者的体内存活不到一周的时间。

上世纪八十年代,Sadelain还只是阿尔伯塔大学免疫学专业的一名研究生。他在Steve Rosenberg的一次讲座中第一次听到了TIL这一名词。

使用T细胞作为药物来治疗癌症,这听起来真的很神奇。博士毕业之后,Sadelain前往Whitehead Institute for Biomedical Research进行基因疗法培训。到了1992年,他就已经能够成功改造小鼠的T细胞。

Sadelain当时觉得Zelig团队设计的嵌合抗原受体虽然能够模拟天然TCR的功能来活化T细胞,但同时也存在着很大的缺陷·。 

第一代CAR的胞内区包含CD3 zeta,这足以使CAR有效地介导T细胞的杀伤作用,但问题是CAR-T细胞却无法有效扩增,并且在多次抗原暴露之后依然能够维持其活化状态 (energy)。这大概也是第一代的CAR-T疗法疗效不佳的一个很重要的原因。

而当Sadelain将June曾经研究过的共刺激分子CD28插入到CAR的结构中之后,这一问题就得到了很好的解决。而这种设计这也使CAR技术从第一代跃进到了第二代 [7]。

其实除了Sadelain,当时St. Jude 儿童研究医院的Dario Campana也在进行类似的研究,不过与Sadelain不同的是Campana使用的共刺激分子不是CD28,而是4-1BB [8]。 

也正是在插入了共刺激分子CD28或4-1BB之后,才使得CAR-T细胞能够持续杀灭肿瘤细胞,变身连环杀手。 

CAR-T争夺战 

但无论是使用CAR-T还是其他疗法,若不是因为一场意外,June或许会一直进行HIV/艾滋病的研究。 

1996年,June的妻子被诊断患有卵巢癌。June曾经尝试使用免疫疗法来治疗他的妻子,他甚至自己在实验室制作GVAX肿瘤疫苗。他曾坚信肿瘤疫苗能够起效,但现实总是很残酷,疫苗并没有能够缓解Cynthia的病情。

June了解到Medarex当时正在研发一款检查点抑制剂ipilimumab,能够通过解除肿瘤对于免疫系统的抑制来活化患者的免疫系统,使T细胞能够有效攻击肿瘤细胞。

June尝试通过compassionate use来申请使用ipilimumab,但最终还是没能成功。Ipilimumab在2011年才上市,而Cynthia在2001年便离开了人世。 

June是如此地坚信免疫疗法的威力。在他的妻子离世之后,June决定前往宾夕法尼亚大学,全身心的投入到肿瘤免疫疗法的研究中,使用CAR-T技术来拯救那些濒临死亡的癌症患者。 

但June当时也非常清楚自己使用的第一代CAR-T细胞的种种弊端。2003年June在一次演讲中了解到Campana在研究基于4-1BB的第二代CAR-T技术,会后June向Campana索要了CAR样本。而此时的Sadelain也与Rosenberg共享了自己的,基于CD28设计的CAR样本。 

那时这群CAR-T技术的先驱们之间的交流还非常密切。经过改进之后CAR-T技术的分子设计已经逐渐成熟,但尽管如此,当时的研究仍然面临着很大的困难,因为无论是制药公司还是学术机构,都不太看好这项技术。

制药公司更喜欢能够大批量生产的药物,而不是高度个体化的疗法。而且当时的临床研究也并未发现CAR-T具有很好的治疗效果。也正是由于这些原因,这些实验室的研究很难得到足够的经费支持。 

然而就像June的妻子离世给了他战胜癌症的决心那样,另一位肿瘤患者的死亡也同样促使了CAR-T领域能够继续向前发展。

2001年,44岁的Kimberly Netter在与乳腺癌斗争了11年之后最终还是去世了。2002年Kimberly的家人Barbara以及Edward Netter在听了一场基因疗法的学术报告之后,决定成立肿瘤基因疗法联盟(ACGT)来支持肿瘤基因疗法的研究。

也正是ACGT赞助的科研经费使得June实验室的研究得以继续推进。除此之外,June也从白血病及淋巴瘤协会获得了经费支持。如果没有这些经费,大概他们也没有能力继续进行临床研究。

在本世纪的第一个十年接近尾声的时候,CAR-T领域的三位主要开拓者已经准备好进行临床试验,也由此开始了CAR-T疗法的争夺战。

2010年,Rosenberg实验室成为了第一个公布CAR-T临床试验结果的团队。他们报告了一位滤泡性淋巴瘤患者在接受靶向CD19的CAR-T疗法之后病情明显缓解 [9]。

CD19是一个很特殊的靶点,或许这个靶点天生就适合用于CAR-T疗法。

而June团队的数据则更加亮眼。2011年,June的团队报告了三位接受CD19 CAR-T疗法治疗的CLL患者病例。而这些研究也成功的使CAR-T疗法成为了肿瘤治疗领域的一颗耀眼的明星。

June报告的三位病人中有两人达到了完全缓解 [10-11]。Bill Ludwig是第一位接受Carl June团队CAR-T疗法的病人。他在2000年被确诊患有CLL,经历了无数次的化疗之后,他的病情依然无法得到控制。

尽管Ludwig很清楚该疗法的风险,但他当时已经没有了其他的选择。而且在接受CAR-T疗法治疗之前Ludwig已经支付了自己葬礼的费用。

2010年8月Ludwig开始接受治疗。当经过基因改造的T细胞回输到他的体内之后,他开始出现肺功能衰竭,两条腿肿成之前两倍大,血压急速下降,并开始出现幻觉。但当他熬过这段痛苦的折磨之后,医生却已经无法找到癌症的任何踪迹。 

另一位病人Doug Olson在1996年被确诊患有CLL,经历了无数次的化疗后,他的肿瘤在2009年复发,并且对当时的所有标准疗法都无法响应。

2010年9月,Olson接受了CAR-T疗法治疗。不到一个月的时间之后,他的CLL就已经完全缓解。为了庆祝,他在出院之后立即买了一艘船,并且开始尝试跑半程马拉松。 

尽管Sloan Kettering的研究人员进行了第二代CAR的早期研究,但他们直到2013年才发表了第一篇包含5名病人的临床试验结果的文章 [12]。 

由于靶向CD19 的CAR-T疗法疗效太过出众,此时的制药公司也立即开始入场,而且这时他们已经不在担心CAR-T细胞的生产过程过于复杂。

诺华很快获得了宾夕法尼亚大学June实验室的CAR-T疗法的权益。在经历了多年的挫折与冷遇之后,CAR-T疗法逐渐开始被金钱所淹没。

尽管进行CAR-T疗法研究的公司很多,但有三家公司在早期处于领先地位,而这三家公司也与CAR-T疗法的早期开拓者有着极为密切的关联:诺华与June所在的宾夕法尼亚大学合作,Juno与Sadelain所在的Sloan Kettering以及Fred Hutchinson癌症研究中心和西雅图儿童医院合作,而Kite的技术源自Rosenberg所在的NCI。

而到了此时,CAR-T领域早期开拓者之间的非常密切交流也已经不复存在。临床试验的成功所带来的并不是他们之间更紧密的合作,是他们能够更好地去探索更多未知的领域。取而代之的是猜忌,竞争,与荣耀名利之争。 

June在《新英格兰杂志发表》的研究中所使用的CAR其实是由Campana设计和提供的,而June在新英格兰发表的三篇文章中并未提及Campana实验室对该项研究的贡献。

而且June在2011年的文章中也并没有引用Rosenberg 2010年在Blood中发表的相关临床试验的数据。

不管是无心之失还是有意而为之,很多人确实误以为June团队使用的第二代CAR是出自他们自己之手。

2012年,Campana所在的St.Jude因专利纠纷起诉了宾夕法尼亚大学。当时诺华与宾夕法尼亚大学同属一个战队,而Juno与St.Jude同属另一个战队。

这项诉讼最终以诺华支付Juno 1225万美元外加里程牌付款而解决。几天之后June也向《新英格兰医学杂志》提交了致歉信并对之前的文章进行了修改。

而在2012年,一位患有ALL的五岁小女孩的成功治愈,又再一次让June成了CAR-T领域最亮眼的明星。 

2010年,5岁的Emily Whitehead被诊断患有ALL。刚开始的时候医生以为她得的只是普通的白血病,但在疾病复发之后医生意识到她的病情并没有那么容易控制。

Emily的父母对她下一步治疗方案的制定感到万分忧虑,他们决定咨询其他医生的意见。而费城儿童医院的Rheingold医生给出的治疗建议与Emily当时的主治医生一致:希望Emily能够进行下一轮更高强度的化疗。

但Rheingold医生同时也说,如果他们想选择其他治疗方案的话她也能够帮助他们。Emily的父母接受了他们的建议进行了化疗。但仅仅4个月之后Emily就出现第二次复发,并且病情迅速恶化。

此时Emily的父母意识到他们必须更换主治医生,并寻找不同于普通化疗的、更加前沿的治疗手段。在确定无法进行骨髓移植之后费城儿童医院给出的建议是参加June团队的CD19 CAR-T疗法临床试验。

虽然June团队此前已经治疗过三名ALL患者,但儿童患者对CAR-T疗法的效果如何却没有人能够预测。在与费城儿童医院的Rheingold和Stephan Grupp医生交流之后Emily的父母决定冒险让她参与该临床试验。

如果这一次不成功,Emily大概就只剩下几个月的生命了吧。4周之后Emily的T细胞制备完毕。2012年4月17日,Emily成为第一个接受T细胞疗法治疗的儿科患者。Grupp医生计划分三次将CAR-T细胞输入她体内。

在初次输入10%的T细胞之后的第二天Emily接受了第二次治疗,这一次医生向她体内输入了30%的CAR-T细胞。Grupp医生说在回输T细胞的几天后Emily可能会产生类似流感的症状,而之前的三位病人也产生了同样的反应。

但令人意想不到的是,Emily的症状却比医生预想的要严重的多。2012年4月18日,Emily接受治疗之后在父母的陪伴下开心的回到家中。晚上的时候Emily的心情特别好,还一直缠着她父亲Tom玩耍。

但到了半夜,Emily忽然开始发烧。她的父母迅速将她送到费城儿童医院的急诊。之后医院迅速召集了多名医生机体会诊,而此时Tom站在一旁,看着自己的女儿手腕、大腿动脉以及颈动脉被切开,并插入17根IV管以维持她的生命。

医生对Emily的父母说他们从未见过并且如此病重的病人,Emily大概挺不过这一晚了。虽然他们很清楚Emily的病情是由输入的T细胞导致的,但并不清楚她的体内到底发生了什么变化。

Emily的妈妈坐在她的床边,安静的看着床边的呼吸机,她坚信不可能就这样结束,绝不可能。

此时Carl June的医护团队也没有放弃,他们加紧进行另一次血液检查以明确Emily体内的免疫反应。检查结果令医生们感到非常诧异,Emily体内的IL-6高出正常值近一千倍。医生们推测IL-6正是导致Emily病情如此严重的原因。

幸运的是Carl知道该如何应对这种状况,他的女儿因患有类风湿正在使用一款IL-6抑制剂tocilizumab。虽然tocilizumab从未被用于癌症患者的治疗,疗效和安全性难以保证,但即使用了tocilizumab,Emily的病情也没办法更糟糕了。

在Emily的治疗过程中,确实有极大的运气和偶然因素存在。在Grupp给Emily使用了tocilizumab之后,Emily的反应简直令人难以置信。ICU的医护人员说,他们从来没有见过如此病重的人能够在如此短的时间内快速恢复,几个小时内Emily的病情便迅速缓解。

一周之后Emily在她7岁生日的那天醒来。重症监护室的医护人员为她唱起了生日快乐歌。虽然闯过了鬼门关,但医生们依然不知道回输的T细胞是不是能够对她的癌症产生作用。

3周之后,医生们对Emily进行了骨髓检查,结果是阴性,Emily的白血病消失了。

Grupp医生说,是CAR-T疗法救了Emily,但同时Emily也拯救了CAR-T疗法,如果Emily去世的话大概CAR-T疗法也不会存在了。直到现在Emily的ALL依然没有复发。

去年,诺华的CAR-T疗法产品Kymriah以及Kite (已被吉利德收购)的CAR-T疗法产品Yescarta相继获批上市。

挫折,坚持,CAR-T疗法的成功经历了无数的磨难才取得初步的胜利,然而该疗法的成功很大程度上也应该归功于CD19这一靶点本身的性质。

CD19的表达只局限于正常以及癌变的B细胞以及前体B细胞,即使CAR-T细胞将人体内所有表达CD19的B细胞全部清除也不会对人体产生致命影响。但在非B细胞相关的癌症领域想要找到一款如此优秀的靶点却极其困难。

而CAR-T在实体瘤领域成功的可能性到底会有多大?

后事如何,下回分解。

参考文献:

1. NewEngland Journal of Medicine. 313:1485-1492, 1985.

2. PNAS.86:10024-10028, 1989.

3. the Journalof Experimental Medicine. 178:361-366, 1993.

4. Molecularand Cellular Biology. 7(12):4472-4481.

5. Science. 272:1939-1943, 1996.

6. Science TranslationalMedicine. 4:132-153, 2012.

7. Neopasia.1(2):123-127. 1999.

8. Leukemia. 18:676-684, 2004.

9. Blood.116:4099-4102, 2010.

10. New EnglandJournal of Medicine. 365(8): 725-733.

11. ScienceTranslational Medicine. 3(95): 95ra73, 2011.

12. ScienceTranslational Medicine. 5(177):177ra38, 2013.

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