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深度分析如何让CAR-T细胞疗法更加安全

发布时间: 2017-04-19 21:29     来源: 生物谷

图片来自Lucy Reading-Ikkanda。
  2015年,生物医药公司朱诺治疗公司(Juno Therapeutics,以下简称为Juno)发起一项2期临床试验来测试一种针对复发的难治的成人急性淋巴细胞白血病(ALL)的疗法,即嵌合抗原受体(chimeric antigen receptor,CAR)T细胞疗法JCAR015。这种难治的ALL是一种血癌,利用当前的疗法,仅10%的病人能够存活5年以上的时间1。Juno公司的这种CAR-T细胞疗法是与美国斯隆凯特林癌症纪念中心的研究人员合作开发出的。它是利用一种特异性的蛋白设计出来的,该蛋白有助T细胞识别和选择性地杀死表面上展示CD19抗原的肿瘤细胞。正如开发中的其他CAR-T细胞产品一样,这种疗法已表现出诱人的潜力,能够让其他疗法都失败的病人出现病情缓解。
  但是在2016年5月,事情开始变得事与愿违:在68名接受JCAR015治疗的病人当中,有1人死于脑水肿。随后在7月,又有两名病人死于同样的症状,于是这项临床试验暂停了3。在向美国食品药品管理局(FDA)提出呼吁后,Juno公司的研究人员重新开始了这项临床试验,却忽略了一种他们猜测导致这些不良反应的伴随化疗药物。在随后的11月,又有两名病人死于脑水肿后,这项临床研究再次停止了。
  这些死亡病例受到广泛地报道和讨论,这对这个领域是一个打击。一些投资者和医疗保健分析师质疑这家公司和FDA是否有责任心。到今年初,Juno公司的股价跌到去年夏季的一半都不到,而且在今年3月,该公司已决定全面退出JCAR015临床试验,不过它计划继续开发其他的CD19靶向疗法。
  JCAR015并不是首个与病人死亡相关联的CAR-T细胞疗法。事实上,即便那些被认为取得成功的临床试验有时也具有令人不安的安全性问题。比如,诺华公司(Novartis)的先导候选产品(lead candidate),即靶向CD19的CLT019,在2016年针对50名ALL儿童和青少年患者的一项临床试验中,表现出显著的82%的缓解率,但是这种治疗会导致将近一半的患者遭受严重的细胞因子释放综合征(cytokine release syndrome,CRS)。CRS是一种潜在地危及生命的疾病,在这种疾病中,T细胞释放出的大量细胞因子触发炎症和发热。在2016年9月,位于美国加州圣塔莫尼卡市的Kite制药公司(Kite Pharma)报道了在利用它的先导候选产品,即靶向CD19的KTE-C19,开展一项旨在治疗非霍奇金淋巴瘤的临床试验期间,三分之一的病人产生严重的神经副作用,五分之一的病人产生CRS,两名病人死亡。
  位于美国旧金山市的CytomX治疗公司(CytomX Therapeutics)首席执行官Sean McCarthy说,尽管在治疗期间,服用靶向T细胞受体的类固醇或抗体能够缓解这些副作用,但是对病人安全性的担忧已成为“这个领域的话题”。该公司是一家开发基于CAR的抗癌疗法的生物技术公司。他补充道,“一般而言,就肿瘤学领域来说,医生和病人已对较高毒性产生适应性,但是这也是有限度的。”
  不过,研究人员仍然对CAR-T细胞疗法抵抗很多治疗抵抗性癌症的前景感到激动人心。美国麻省总医院癌症细胞免疫疗法主任Marcela Maus说,即便在近期的Juno公司临床试验中,“很多接受治疗的病人真地取得良好的反应。”在今年2月底,Kite制药公司宣布三分之一接受KTE-C19治疗的病人在治疗6个月后并没有可检测到的癌症。
  随着诺华公司和Kite制药公司今年推动监管机构批准它们的CD19靶向CAR-T细胞疗法,这个领域不断努力提高这些疗法的安全性,同时不会以牺牲它们抵抗癌症的能力为代价。Maus说,“这些疗法是非常强大的,而且具有非常多的潜力,我们必须找到一种控制毒性的方法。我当然不会对任何东西踩刹车,说道我们必须先去开展所有模式动物测试,然后我们才能够继续向前推进。”
  紧急刹车
  尽管迄今为止测试过的所有CAR-T细胞疗法在至少一些病人当中出现不良反应,但是某些疗法要比其他的疗法表现出更大的毒性,理解其中的原因一直是充满挑战的。不同的公司采用不同的生产过程、临床方案、病人群体和剂量方案,这就使得鉴定出特定的风险因素比较困难。为了有助解决这些问题,FDA最近提出建立中央数据库来追踪CD19靶向CAR-T细胞疗法(如Juno公司、Kite制药公司和诺华公司正在开发的那些疗法)的安全性和适应症。人们所希望的是将这些临床试验中经常是小的数据集结合在一起可能有助研究人员鉴定出与风险增加相关联的开发中或给药中的特定步骤。
  与此同时,研究人员正在采取措施改善正在进行的临床试验期间的病人安全性。作为前期CAR-T细胞公司Living制药公司(Living Pharma)的创始人和一名CAR-T细胞开发顾问,Ronald Dudek说,“我认为此时此刻,所有的公司都在强调这一点。”他说,一种方法就是更好地识别常见的副作用和相应地作出对策。“我期待针对CRS监控技术和一些真实的诊断方法制定一些标准,这可能有助更早地发现这种综合征。”
  在记住到这种实时的临床试验管理之后,几家公司正在研究在治疗期间调节CAR-T细胞的功能以便在副作用变得严重之前,对它们进行控制。一种标准的方法是服用托珠单抗等非针对性的免疫抑制药物来降低炎症,但是研究人员如今正在开发更加复杂的技术以便在抑制免疫功能时,能够更加精细地控制。
  2014年,位于美国休士顿市的Bellicum制药公司(Bellicum Pharmaceuticals)开创性地开发出一种“自杀开关”,即CaspaCIDe。经基因改造后,T细胞能够携带这种自杀开关。这种自杀开关由一种参与程序性细胞死亡的酶和一种小分子激活物rimiducid组成。编码这种酶的基因在体内经转导后,被导入到病人的T细胞中。当病人的严重副作用出现时,临床医生能够让这些病人服用rimiducid,从而在30分钟内触发这些修饰的T细胞自我摧毁。这种技术已被应用到该公司的先导候选疗法BX-501之中。BX-501是一种使用部分匹配的供者T细胞(比如来自病人的父亲)的疗法,它当前正在白血病、镰状细胞疾病等血液疾病儿童患者当中接受评估。
  其他的公司正在探究不同的改进方法。Cellectis公司和Juno公司都在利用含有T细胞安全开关的疗法开展临床试验,这种开关依赖抗体触发细胞死亡。Ziopharm Oncology公司最近开发出降低CAR-T细胞活性但不完全杀死它们的技术,这就为重新激活这种疗法提供可能(如果病人能够接受治疗的话)。
  开发基因疗法和细胞疗法的Poseida治疗公司(Poseida Therapeutics)首席执行官Eric Ostertag说,“第一代产品不含有自杀开关。但是我注意到几乎任何人都朝这个方向向前推进。”
  设计更加安全的疗法
  尽管控制CAR-T细胞疗法毒性可能有助让已设计好的疗法进入临床试验,但是很多免疫治疗公司也在努力开发内在更加安全的但迄今为止与第一代疗法的疗效一样的新一代疗法。Dudek说,“目标就是将毒性和抗肿瘤疗效分离开来。这是这个领域的最早目标。”
  实现这个目标的关键部分将是改进靶细胞的CAR特异性。当健康组织携带着与肿瘤相同的抗原时,破坏正常细胞经常是当前疗法的一个不可避免的副作用;比如,在CD19靶向疗法中,未癌变的B细胞经常遭受破坏。尽管细胞损伤能够在一定程度上加以控制,这些“在靶/肿瘤外效应(on-target,off-tumor effect,编者注:指的是健康组织也含有肿瘤中的相同靶抗原,因此,在治疗时,除了在肿瘤中,这种疗法也能够作用于健康组织中的靶抗原,从而导致副作用产生)”能够是致命性的,特别是在实体瘤中,T细胞更可能在健康组织中遭遇到癌变组织中的靶抗原。McCarthy说,“除非我们能够发现仅存在于癌变组织中但完全都不存在于正常组织中的抗原,不然对利用CAR-T细胞治疗实体瘤患者的结果进行预测是非常困难的。实际情形是如果存在的话,这样的靶抗原也是非常少的。”
  一种改进特异性的方法是设计携带两个抗原结合结构域(而不是一个)的CAR。所设计出的双特异性CAR需要两个肿瘤抗原的存在,或者一个肿瘤抗原的存在和另一个健康细胞抗原的不存在,才能激活T细胞活性,这就可能能够降低脱靶效应4。经证实,这样的方法提高了前列腺癌临床前模型中的特异性,而且Juno公司声称它在过去几年里一直在开发双特异性技术。
  肿瘤微环境中的信号也可能被用来协助CAR-T细胞区分癌变组织和健康组织。在今年1月,Cellectis公司发布了一种设计携带氧气敏感性结构域的CAR的方法,这种氧气敏感性结构域使得T细胞仅在低氧环境中才发挥作用;低氧环境是高达50%的实体瘤的一个特征5。CytomX公司的Probody抗体技术利用一种掩蔽肽(masking peptide)遮盖住一种治疗性抗体的靶标结合区,这种掩蔽肽仅能够被肿瘤微环境独特的蛋白酶降解。McCarthy解释道,“这种技术真地旨在避免结合到正常组织上。让活性抗体聚集在肿瘤组织中,允许我们延长治疗窗口,或者在可能不存在治疗窗口的情形下,创建一个治疗窗口。”
  疗效提高
  当然,随着CAR-T细胞疗法不断取得进展,研究人员希望改进的不只是安全性;他们也希望进一步增强这些疗法的疗效。除了提供CAR之外,调整T细胞的遗传学性质是一种广泛的吸引着更多关注的方法,这一点在CAR-T细胞疗法开发者与采用基因组编辑工具CRISPR-Cas9的生物技术公司之间的几项交易上体现出来。在2015年,诺华公司宣布与Intellia治疗公司(Intellia Therapeutics)开展为期5年的合作;此后不久,Juno公司与Editas医学公司(Editas Medicine)也达成5年的合作协议。Dudek说,“人们观察到的是基因编辑技术与CAR-T细胞实现合理的联姻。已有公司宣布它们正在努力开发得到更好设计的细胞,这些细胞在恶劣的肿瘤微环境中最优地发挥作用。”
  基因组编辑的一种应用是剔除能够抑制T细胞抵抗肿瘤能力的基因:作为美国首个在人体内测试CRISPR潜力的临床试验(预定在2017年初开展)的一部分,这种可能性正在加以探究。这项临床试验是由美国宾夕法尼亚大学的研究人员设计的,将包括破坏编码免疫检查点蛋白PD-1的基因。PD-1蛋白是一种T细胞表面受体,经常被肿瘤用来抑制T细胞活性。尽管这在临床上能够利用抑制剂靶向这种蛋白,但是通过基因手段敲除它可能会导致T细胞活性更加持久的存在。不过,这种方法也有值得注意的地方。Dudek说,“敲除PD-1可能似乎是一种好的想法,但是这好比是必须让一种非常强大的机车刹车,因此最好是在出现差错时阻止它。”
  CRISPR的精确性也可能有朝一日被用来改进CAR编码基因本身的运送。今年早些时候,美国斯隆凯特林癌症纪念中心的研究人员已证实不同于病毒载体运送(随机地将CAR基因插入到T细胞DNA中)的是,CRISPR介导的运送能够将CAR基因导入到基因组中的特异性位点上。这些研究人员报道,利用这种方法构建出的T细胞表现出更高的疗效,而且在ALL模式小鼠体内比传统的CAR-T细胞表现得更好6。
  长期而言,一些公司不会把目光仅停留在病人特异性的产品上,而会探究利用捐献的T细胞生产“现货的”CAR-T细胞。这种方法有潜力产生用于上千名病人体内的T细胞群体,同时具有更低的移植物抗宿主病(GVHD)风险。在GVHD中,受者的免疫系统攻击供者细胞。去年,Kite制药公司与加州大学洛杉矶分校合作研究相关的方法,而Juno公司的合作伙伴Fate治疗公司(Fate Therapeutics)与斯隆凯特林癌症纪念中心在今年2月开展合作,Cellectis公司获得FDA的批准开始开展一种用于治疗两种血癌的现成疗法的1期临床试验。
  就如今而言,尽管Juno公司详细检查了它的管线,但是它的目光紧盯在CAR-T细胞疗法领跑者:Kite制药公司和诺华公司。Dudek注意到,如果这两家公司或者其中的一家公司的产品在2017年获得批准,对市场分析师而言,这种前景似乎是有可能的,“那么它将让CAR-T细胞疗法水涨船高,而且让这个新出现的领域变得更加真实。”她说,“一旦首个CAR-T细胞疗法获得FDA的批准,这将会是非常激动人心的。”
  随着如此多的技术逐渐出现,毫不出人意料的是,尽管近期出现挫折,人们对这个领域仍然感到乐观。McCarthy说,“临床试验中出现的病人死亡当然是我们最不想再看到的。但是,我们经常从这些挫折中学到的经验实际上允许我们继续取得进展。我个人对癌症免疫疗法中的所有这方法感到非常乐观,而且我认为好戏还在后头。”

 

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