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手握CAR-T和TCR-T双刃剑——专访美国宾夕法尼亚大学赵阳兵教授

来源:生物谷 2018-03-22 15:31

小编推荐会议:2018(第九届)细胞治疗国际研讨会

导语:近年来,以干细胞治疗和CAR-T技术为代表的肿瘤免疫治疗成为引领未来医学革命的先进治疗技术,备受瞩目。 特别是2017年8月31日FDA批准世界首个CAR-T治疗药物Kymriah (CTL019)上市, 成为细胞治疗的里程碑事件。在这一事件的推动下, 国内很多从事细胞治疗行业的科学家, 临床研究人员以及相关企业深受鼓舞, 相信中国细胞治疗的春天不久将会到来!

然而作为目前最复杂的生物疗法,细胞治疗依然有许多的技术难点尚未突破,特别是肿瘤异质性和肿瘤微环境对肿瘤免疫细胞治疗的影响。此外,有很多病人临床应答率低。 为此, 生物谷将举办2018(第九届)细胞治疗国际研讨会。


赵阳兵副教授 1996 年作为访问学者在以色列魏茨曼科学研究所(Weizmann Institute of Science)从事基因工程 T 细胞诱导骨髓移植免疫耐受的研究。

2000 年,他来到美国杜克大学医学中心,开展 RNA 介导的肿瘤 DC 疫苗研究。

2003 年,他加入细胞免疫治疗先驱 Steven Rosenberg 实验室。在 NIH 工作的五年时间里,他主导研发了靶向肿瘤抗原 NY-ESO-1 的 TCR 和靶向 Her2/Neu 的三代 CAR,并把这两项突出成果推进到临床阶段。此外,他还开发了靶向 CD19 和 VEGFR 等的 TCR-T 和 CAR-T 治疗技术,推动了相关临床试验的进行。

2009 年,受另一位细胞免疫治疗先驱 Carl June 教授邀请,赵教授来到宾夕法尼亚大学转化医学研究中心,建立了 T 细胞工程实验室,专心研究如何改造自体和制备异体的安全有效的 T 细胞用于肿瘤免疫治疗,开创性地将 CRISPR/CAS9 技术应用于 TCR-T 和 CAR-T 领域。

2016 年 6 月,他领导的人类首例 CRISPR 临床试验全票通过了 NIH Recombinant DNA Advisory Committee (RAC) 审批,并于 2017 年 12 月通过了 FDA 的 IND 申请(详情见https://www.nature.com/news/first-crispr-clinical-trial-gets-green-light-from-us-panel-1.20137)。

作为2018(第九届)细胞治疗国际研讨会的特邀嘉宾,赵阳兵教授将在5月17号的研讨会上与各方学者进行学术交流并做精彩报告。


生物谷赵教授您好,非常感谢您此次接受生物谷的邀请来参加“2018(第九届)细胞治疗国际研讨会”。在刚刚过去的2017年,令所有医药人振奋的一个消息就是,FDA正式批准了诺华的CAR-T产品的上市。 您作为这一项目的主要参与者,可以分享一下这一路走来的感悟吗?

 
赵阳兵教授:2017年美国FDA先后批准了诺华和Kite的CAR-T产品上市, 开启了肿瘤免疫治疗的新时代,对肿瘤免疫治疗,基因治疗领域无疑是极大的鼓舞和激励。纵观我的科研生涯,参与和见证了CART发展和壮大的整个过程。 1996年我到以色列威兹曼研究所做访问学者,结识了Zelig Eshhar教授-CAR的设计和发明者, CAR当时称之T-小体 (T-body)也是我们现在说的第一代CAR,它的胞内结构只有CD3Zeta的信号区,由于还没有整合T细胞共刺激信号区,限制了一代CAR的临床效果。同时期科学家的研究更多的集中在从肿瘤中分离TIL,在体外培养后回输给病人,以及从TIL中分离肿瘤特异性TCR,将T细胞转化成肿瘤特异性T细胞后回输给病人。随着CAR的结构的进一步发展,二代CAR和三代CAR的出现,特别是CD19CAR在血液肿瘤治疗的卓越效果,快速推动了T细胞免疫治疗的发展。我最早做CART是2006年在NCI/NIH Rosenberg实验室与Zelig Eshhar,Michel Sadelain合作研发三代Her2 CAR. 同时指导James Kochenderfer 构建后来Kite Pharm 使用的CD19 CAR。2009年Her2 CAR在NCI用于临床试验。治疗的第一个病人发生了严重的脱靶副作用并产生严重细胞因子风暴,多脏器功能衰竭而死亡。该病人接受了100亿的CART细胞,也是这个临床试验允许的最高剂量。如果当时知道Tocilizumab(托珠单抗)可以治疗细胞因子风暴,或者先做剂量爬坡,这个病人也许会被治好,CART领域会是不一样的格局。但现实很残酷,没有那么多如果。但是若没有当时的挫折,也许不会有现在的成就。


2009年我加入了Carl June的团队并和费城儿童医院的Stephan Grupp 和David Barrett开始继续CD19 CAR T的研发工作。历史几乎重演,2012年4月,Stephan Grupp治疗的第一个CD19 CART儿童病人,Emily Whitehead, 发生了严重的细胞因子风暴。当人们都无能为力,认为回天无力时,当时出差在外的Carl June 发现病人血中IL-6异常升高,而他又恰好知道抗风湿性关节炎的Tocilizumab是抗IL-6的。在他建议下,FDA快速批准了给病人用Tocilizumab。结果奇迹发生了,Emily不但被救活了,而且被治愈了。这一切看着似乎是运气和偶然,但没有宾大团队厚实的医疗和科研基础,奇迹是不会发生的。2012年八月,诺华与宾大合作开始正式商品化CART疗法,让CART治疗正式被人们接受,开启了CART的群雄争霸时代。诺华与宾大合作也不是一帆风顺的。刚开始合作时治了三个病人,结果没有一例有效,让大家高涨的情绪落入了低谷。后来很快发现是由于改良慢病毒制备引起的。因此,严谨的科学态度,坚实的科研基础和快速解决问题的能力是走向成功的必备条件。
 

生物谷:除了CAR-T,TCR-T也正在大力研发以及推动当中,您对TCR-T技术持有怎样的看法?未来有哪些TCR-T细胞治疗产品有望率先获得FDA的首肯呢?
 


赵阳兵教授:CAR-T和TCR-T各有优缺点,如果用好了都有可能在肿瘤治疗上有所突破。虽然CART捷足先登,已有产品被批用于血液肿瘤。但对于实体瘤,TCR-T可能更有优势。首先从肿瘤抗原的特异性来说,除了针对突变产生的靶外,如EGFRviii, CAR-T很难找到只在肿瘤细胞表达而不在正常组织表达的安全的靶。这就严重限制了CART细胞的用量,使其无法达到有效的治疗剂量。其次,CART只能识别肿瘤细胞表面的抗原,对于一些较安全的,只在细胞内表达的肿瘤相关抗原,比如大部分只在细胞内表达的cancer testis antigen无能为力, 如NY-ESO-1。TCR-T则不同,只要能被HLA提呈的抗原都可以被识别,包括细胞内和细胞膜上的抗原。尤其是对肿瘤细胞突变产生的新抗原,用TCR-T有独特的优势。用TCR-T的限制是 (不包括用于自体新抗原治疗)TCR与HLA的匹配以及有些肿瘤细胞下调HLA表达逃避TCR的识别。由于一般情况下正常组织不表达cancer testis antigen,用针对cancer testis antigen的TCR-T治疗是不用考虑脱靶引起的安全问题(亲和力增强型TCR除外),因此可以用高治疗剂量并联合其他增强T细胞功能,抵制肿瘤抑制的措施,以最大限度来控制肿瘤


2003年我刚到Rosenberg实验室就开始做NY-ESO-1 TCR-T的工作。后来和Avidex (Adaptimmue前身)合作把亲和力增强型NY-ESO-1 TCR做到了临床。Ronsenberg在NCI和Carl June在宾大用亲和力增强型NY-ESO-1TCR针对不同肿瘤病人(滑液肉瘤,皮肤癌和多发性骨髓瘤)的临床试验显示出良好的治疗效果。目前GSK (葛兰素史克)得到Adeptimmue的授权,正在商品化该产品。Adeptimmue还有针对其他肿瘤抗原的亲和力增强型TCR-T产品。已有数个用亲和力增强型TCR引发脱靶毒性导致病人死亡的报道。虽然Adaptimmue的亲和力增强型NY-ESO-1TCR-T目前没报道有脱靶副作用,但日本一个亲和力增强型NY-ESO-1TCR-T的临床研究已发现脱靶毒性。因此,用亲和力增强型TCR-T的临床治疗是否能最后走到获得FDA的首肯,我们要拭目以待。
我们目前在宾大和Sean Parker Institute和Tmunity Therapeutic 合作开展的用CRISPR/cas9 基因修饰敲除内源性TCR和PD-1的非亲和力增强型NY-ESO-1TCR-T治疗皮肤癌和多发性骨髓瘤的临床治疗方案已被FDA批准, 并于近期内开始治疗病人。希望临床结果证实这是一个更安全有效的治疗方案并且最终被FDA批准。
 

生物谷目前CAR-T已经开始走向了商业化,我们注意到您和Carl June 教授也一起成立了Tmunity新公司,致力于突破实体瘤细胞治疗方法,以及降低T细胞生产的成本。请您介绍一下这方面的情况。
 


赵阳兵教授:诺华作为生物制药界巨头确实具有独到的眼光,最早和宾大合作,授权宾大的专利和技术。但是T细胞免疫治疗不同于传统的制药,在开发我们新的技术和产品时受到制药固有的传统和思路的限制。我们很多新技术,新产品不能快速转化到临床。因此我们开始考虑用诺华授权以外的技术成立一个新公司, Tmunity Therapeutic Inc. 作为Tmunity创始人之一,我也深刻感受到组建公司的不易。从2014年3月开始和学校谈授权,到2015年7月公司正式成立,2017年12月成功完成1亿美元A轮融资,每一步走的都非常艰辛。做为临床期的初创生物细胞治疗公司,Tmunity目前的产品线主要是针对实体瘤的CART和TCR-T。 目前有一个CART和一个TCR-T的临床试验,另外有5个CART和两个TCR-T在临床前期,其中大部分是针对实体瘤的。另外,Tmunity在费城还有自己的3万多平方英尺的GMP细胞生成厂房。

 
生物谷赵教授,我们知道,CAR-T治疗一个重要的副作用就是细胞因子释放综合征,目前临床上已有相应的药物避免或者减轻细胞因子释放综合征。而我们关心的是从CAR-T技术本身上如何改进?第四代的CAR-T是不是更安全呢?
 


赵阳兵教授:CART的副作用主要是脱靶或脱瘤引起的T细胞攻击正常组织或T细胞短期大量杀伤肿瘤而产生的细胞因子风暴和肿瘤坏死综合征。前者如果所攻击的是致命器官,那么这个CAR基本不能使用。至于后者,是治疗血液肿瘤过程中遇到的主要问题。但是随着CART技术的成熟和临床经验的积累目前在临床上基本可以控制。另外是神经方面的毒性,机理目前尚不清楚。尽管致命的,不可逆转的损伤发生率不是太高,但临床医生应对病人在接受CART回输的初期进行密切监控。由于实体瘤的治疗相对比较缓和,发生严重细胞因子风暴的可能性比血液肿瘤要小些。我个人认为,目前CAR-T技术改造还是应该从靶向肿瘤的的特异性,和提高治疗的有效性方面改进,特别是针对实体瘤。第四代CAR应该是在现有的二,三代CAR的基础上加上其他进一步促进T细胞功能的修饰, 比如IL-12和最近报道的7X19 CART。用IL-12很危险,控制不好毒性会非常大,用于临床要非常小心。但7X19 CART是非常聪明的设计。没有什么可预料的明显毒副作用,希望尽早用于临床。因此如何精准改进CART很重要。如果把可调控的CAR也归纳为第四代CART,那么这样的CART细胞相对要安全些,但会不会因为设计太复杂而影响疗效还有待临床试验的验证。
 
 
生物谷我们注意到,您也率先将 CRISPR/Cas9 技术应用于 CAR-T 领域,那么相比于传统的锌指核酶ZFN技术,CRISPR/Cas9 在CAR-T领域的应用有哪些突出优势呢?
 


赵阳兵教授:ZFN是最早被应用到临床的基因编辑技术,但遗憾的是一直没有用于CART产品中。我个人认为有技术本身的局限,比如设计靶点的成功率低,筛选工作量大,耗时长,成本高。另一原因是技术拥有公司采取技术壁垒策略进一限制了该技术的推广与改进。CRISPR/CAS9正好相反,技术非常透明,高效性,高特异性,易于操作,可多靶点同时编辑,且成本很低。早期有脱靶剪切的担心,但技术发展更新换代的速度非常快,不同版本的高保真CAS9不断的研发出来。目前只要合理选择靶点,脱靶的问题已基本解决。CRISP/CAS9靶点的选择本来已比ZFN多,最近新的研究又进一步扩展了剪切靶点的选择。2013年CRISPR技术一出来,我们就开始尝试使用这项技术制备通用型CAR-T。2014年我们就实验成功并申请了专利。2016年作为人类首例CRISPR基因编辑技术的临床试验通过了NIH RAC 审批。另外,除了用CRISPR/CAS9制备B2M和内源性TCR敲除的通用性CART, 我们还可同时敲除PD1, FAS, CTLA4 或 TIM3. 高效,高特异,多靶点同时编辑,以及更大的靶点选择自由度,这些特点决定了CRISPR/CAS9作为一个强大的基因编辑工具对今后基因治疗和免疫治疗等精准医疗的发展起到巨大的推动作用。


本期采访到此结束,想与赵阳兵教授及一线大咖面对面交流请点击进入会议官网:

会议名称:2018(第九届)细胞治疗国际研讨会

会议时间:2018-5-17到19号

会议地点:上海杨浦区佳木斯路777号小南国花园酒店

会议官网:http://meeting.bioon.com/2018cell-therapies/reg-without-login?__token=JBzyb




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