這不是15歲的Connor McMahon第一次住院。但他經(jīng)歷了三天的107°發(fā)燒使他的父親受到了驚嚇。這個(gè)青少年產(chǎn)生了幻覺(jué)，說(shuō)著亂語(yǔ)和咒罵。

“我以為他會(huì)死的，”Connor的父親Don McMahon說(shuō)道，他的兒子接受并接受了白血病的實(shí)驗(yàn)性治療。“這真的很難看。”但是發(fā)燒終于爆發(fā)了，康納回到了家。僅僅一個(gè)月之后，在2016年11月，他沒(méi)有癌癥，并且在他的冰球鞋和墊子上恢復(fù)了冰。

那一集是Connor第三次急性淋巴細(xì)胞白血病。實(shí)驗(yàn)性治療是該男孩的最后希望，該男孩在3歲時(shí)首次被診斷出來(lái)。他一生中共接受了六年的化療。當(dāng)癌癥在2016年出現(xiàn)時(shí)，醫(yī)生們表示預(yù)后不佳。

那時(shí)，“這是關(guān)于生活質(zhì)量，而不是數(shù)量，”麥克馬洪說(shuō)。但當(dāng)他和他的妻子米歇爾得知實(shí)驗(yàn)性治療，稱(chēng)為CAR-T細(xì)胞療法時(shí)，家人認(rèn)為現(xiàn)在還沒(méi)有時(shí)間放棄。

麥克馬洪參加了在杜克大學(xué)兒童醫(yī)院進(jìn)行CAR-T細(xì)胞治療的臨床試驗(yàn)，該家庭位于亞特蘭大家中5小時(shí)。幾天后，醫(yī)生從Connor的血液中提取了稱(chēng)為T(mén)細(xì)胞的免疫細(xì)胞，然后將它們送到新澤西州的一個(gè)實(shí)驗(yàn)室。在那里，細(xì)胞經(jīng)過(guò)基因改造以靶向并殺死通過(guò)Connor血液流動(dòng)的癌細(xì)胞。

一個(gè)月后，醫(yī)生將這些經(jīng)過(guò)修飾的T細(xì)胞注射到青少年體內(nèi)，并在那里成倍增加。在接下來(lái)的幾個(gè)星期里，這個(gè)5分鐘的T細(xì)胞輸注使Connor的身體癱瘓，但也將血液中的癌細(xì)胞水平降至零。

由于Connor's等故事，CAR-T細(xì)胞療法吸引了癌癥研究人員和患者。美國(guó)食品和藥物管理局于2017年底批準(zhǔn)了兩個(gè)版本。在臨床試驗(yàn)中，Connor采取的治療方法稱(chēng)為Kymriah，在68名兒童和年輕人中的52名中消除了所有急性淋巴細(xì)胞白血病的跡象。其中，75%的人在六個(gè)月后仍然沒(méi)有癌癥。在一項(xiàng)針對(duì)101名服用Yescarta的患者的研究中，對(duì)于患有某些類(lèi)型淋巴瘤的成人進(jìn)行了CAR-T治療，51%的患者在治療后沒(méi)有顯示出癌癥的跡象。(5月，美國(guó)食品和藥物管理局還批準(zhǔn)Kymriah用于某些淋巴瘤患者。)這些結(jié)果特別令人興奮，因?yàn)檫@些試驗(yàn)中的患者正在處理癌癥復(fù)發(fā)或至少經(jīng)歷過(guò)其他兩種不起作用的治療。

但這些新療法可能帶來(lái)可怕的副作用。接受CAR-T細(xì)胞治療的大多數(shù)患者的反應(yīng)與Connor一樣，具有不同程度的嚴(yán)重程度。那些裝備用于攻擊癌癥的相同T細(xì)胞可以通過(guò)激發(fā)一股叫做細(xì)胞因子的蛋白質(zhì)進(jìn)入血液，引發(fā)炎癥，從而使免疫系統(tǒng)進(jìn)入超速狀態(tài)。正如所謂的細(xì)胞因子釋放綜合癥可引起高燒，使患者的心臟失控并使血壓直線(xiàn)下降。細(xì)胞因子也可以攻擊大腦，導(dǎo)致癲癇發(fā)作。

在Kymriah的一項(xiàng)大型多醫(yī)院研究中，68名患者中有54名患有某種形式的細(xì)胞因子釋放綜合征。32名患者的癥狀嚴(yán)重到需要重癥監(jiān)護(hù)住院治療。神經(jīng)問(wèn)題也是一種風(fēng)險(xiǎn)。2016年，在總部位于西雅圖的Juno Therapeutics公司進(jìn)行的CAR-T細(xì)胞臨床試驗(yàn)中，有5名患者死于致命的腦腫脹。該公司停止了試驗(yàn)，死亡事件加劇了對(duì)治療安全性的質(zhì)疑。

這些副作用是一個(gè)原因，這兩種療法只批準(zhǔn)了一個(gè)窄幅震蕩的患者：患有一些非常選擇多種血癌的 - 某些類(lèi)型的白血病和淋巴瘤的 - 只有那些癌細(xì)胞尚未回應(yīng)常規(guī)治療。CAR-T療法僅在選定的癌癥治療中心提供，訓(xùn)練有素的團(tuán)隊(duì)遵循嚴(yán)格的安全協(xié)議來(lái)控制副作用。例如，Yescarta在美國(guó)50多家醫(yī)院就診。

然而，許多腫瘤學(xué)家確信，有一天CAR-T細(xì)胞可以用于更廣泛的患者群體和更廣泛的癌癥。研究人員正在設(shè)計(jì)新的治療形式，改變患者T細(xì)胞的設(shè)計(jì)方式，使治療風(fēng)險(xiǎn)降低。科學(xué)家正在安裝安全開(kāi)關(guān)，可以根據(jù)命令關(guān)閉CAR-T細(xì)胞并設(shè)計(jì)僅在某些條件下激活的T細(xì)胞。其他人正在添加一些功能，幫助T細(xì)胞更具體地靶向癌細(xì)胞，但忽略健康細(xì)胞，或減少T細(xì)胞增強(qiáng)藥物的附帶損害。同時(shí)，醫(yī)生正在學(xué)習(xí)如何更好地管理患者的副作用。

“我認(rèn)為這是一個(gè)令人難以置信的激動(dòng)人心的時(shí)刻，”西雅圖Fred Hutchinson癌癥研究中心的醫(yī)生和CAR-T細(xì)胞研究員David Maloney說(shuō)。CAR-T細(xì)胞技術(shù)正在迅速改進(jìn)，“我們的工作就是安全地做到這一點(diǎn)并使其更加有效。”

建立一個(gè)更好的T細(xì)胞

一些免疫系統(tǒng)細(xì)胞將癌細(xì)胞識(shí)別為異常并殺死它們，但有時(shí)這還不夠。數(shù)十年來(lái)，研究人員一直試圖利用免疫系統(tǒng)更有效地對(duì)抗癌癥。醫(yī)生使用疫苗或給予患者實(shí)驗(yàn)室制造的免疫系統(tǒng)蛋白質(zhì)版本，以提高患者的免疫反應(yīng)。

“免疫療法可以追溯到很久以前，但成功的免疫療法剛剛起步，”杜克大學(xué)的兒科腫瘤學(xué)家保羅·馬丁說(shuō)，他用CAR-T細(xì)胞治療康納。他說(shuō)，CAR-T療法是一種新的，更有希望的抗癌免疫治療浪潮的一部分。

CAR-T細(xì)胞療法的基礎(chǔ)是在20世紀(jì)90年代的研究實(shí)驗(yàn)室中開(kāi)發(fā)出來(lái)的，并且在21世紀(jì)初，第一批CAR-T細(xì)胞在小鼠中抵抗了癌癥。但隨著去年FDA批準(zhǔn)兩種CAR-T細(xì)胞療法，興趣爆發(fā)(SN：12/23/17，第29頁(yè))。截至6月14日，政府的臨床研究登記處ClinicalTrials.gov包括272項(xiàng)CAR-T細(xì)胞療法的主動(dòng)研究，主要在美國(guó)，中國(guó)和歐洲。世界各地的研究實(shí)驗(yàn)室正在設(shè)計(jì)和修補(bǔ)數(shù)百種變體。

CAR-T細(xì)胞療法通過(guò)利用細(xì)胞的自然通訊系統(tǒng)起作用。每個(gè)細(xì)胞的表面都鑲嵌著蛋白質(zhì)，這些蛋白質(zhì)在一種分子信號(hào)量的細(xì)胞之間傳遞信息。工程化的T細(xì)胞在其表面上具有嵌合抗原受體(CAR) - 一種合成蛋白質(zhì)，其具有激光聚焦了解某些癌細(xì)胞表面上出現(xiàn)的特定蛋白質(zhì)。迄今為止開(kāi)發(fā)的大多數(shù)CAR-T細(xì)胞的目標(biāo)是在B細(xì)胞表面發(fā)現(xiàn)一種名為CD19的分子，B細(xì)胞是另一種免疫細(xì)胞，當(dāng)它不受控制地繁殖時(shí)會(huì)導(dǎo)致某些血癌。

到目前為止，CAR-T細(xì)胞療法僅被批準(zhǔn)用于從B細(xì)胞開(kāi)始的某些白血病和淋巴瘤。馬丁說(shuō)，這些癌癥是最容易開(kāi)發(fā)這種治療方法的。“這是一個(gè)懸而未決的果實(shí)。”血癌比實(shí)體腫瘤更容易根除，實(shí)體腫瘤中埋藏著難以觸及的細(xì)胞，并開(kāi)??發(fā)出防御癌癥治療的堡壘。針對(duì)實(shí)體瘤的少數(shù)CAR-T療法正在早期患者研究中。

擊中靶心

目前，CAR-T細(xì)胞的目標(biāo)并不完美 - 它們經(jīng)常會(huì)擊中健康的B細(xì)胞，這些細(xì)胞也會(huì)顯示T細(xì)胞所針對(duì)的蛋白質(zhì)，通過(guò)患者的免疫系統(tǒng)發(fā)出漣漪效應(yīng)。加州大學(xué)舊金山分校的免疫學(xué)家Kole Roybal表示，對(duì)于CAR-T療法而言，除了最后的治療之外，科學(xué)家們需要對(duì)現(xiàn)有細(xì)胞進(jìn)行更好的控制。

Roybal正在開(kāi)發(fā)一種系統(tǒng)來(lái)控制體內(nèi)工程T細(xì)胞被激活的時(shí)間和地點(diǎn)。它增加了打開(kāi)T細(xì)胞的額外步驟，就像駕駛員必須經(jīng)過(guò)的Breathalyzer測(cè)試才能啟動(dòng)汽車(chē)。

該系統(tǒng)依賴(lài)于synNotch受體 - 一種科學(xué)家除了CAR外還可以添加到T細(xì)胞表面的第二種合成蛋白質(zhì)。就像CAR一樣，synNotch受體識(shí)別癌細(xì)胞表面的特定蛋白質(zhì)，然后鎖定。

但尚未在患者中進(jìn)行過(guò)測(cè)試的synNotch不會(huì)觸發(fā)T細(xì)胞殺死癌細(xì)胞。相反，當(dāng)synNotch看到癌細(xì)胞時(shí)，它指示T細(xì)胞使CAR出現(xiàn)在細(xì)胞表面。這樣，唯一具有殺傷潛力的T細(xì)胞是存在癌細(xì)胞的細(xì)胞，Roybal說(shuō)。他的團(tuán)隊(duì)于2016年2月在Cell報(bào)道了使用synNotch受體開(kāi)發(fā)CAR-T細(xì)胞。在人類(lèi)細(xì)胞和小鼠的測(cè)試中，具有synNotch受體的T細(xì)胞比沒(méi)有synNotch受體的CAR-T細(xì)胞更有選擇性地靶向癌細(xì)胞。

其他科學(xué)家正在研究一個(gè)不同的問(wèn)題：如何在他們完成工作后關(guān)閉CAR-T細(xì)胞。這一點(diǎn)很重要，因?yàn)镃onnor和像他一樣的患者將會(huì)有少量的CAR-T細(xì)胞在他們的血液中停留一生。這些細(xì)胞會(huì)殺死健康的B細(xì)胞，削弱身體對(duì)抗普通疾病的能力。他的父親說(shuō)，為了抵消這種影響，康納需要每年多次輸注一種叫做免疫球蛋白的蛋白質(zhì)。

因此，科學(xué)家正在建造幾種帶有“關(guān)閉”開(kāi)關(guān)的CAR-T細(xì)胞。當(dāng)細(xì)胞遇到通常在體內(nèi)不存在的特定合成小分子或蛋白質(zhì)時(shí)，細(xì)胞被設(shè)計(jì)成自毀。當(dāng)需要關(guān)閉T細(xì)胞時(shí)，患者可以將小分子作為藥物。藥物誘導(dǎo)的關(guān)閉開(kāi)關(guān)可用于在治療完成后將CAR-T細(xì)胞沖洗出患者的系統(tǒng)，或者如果患者開(kāi)始出現(xiàn)危險(xiǎn)的副作用則禁用T細(xì)胞。

其中一些開(kāi)關(guān)已經(jīng)在患者身上進(jìn)行測(cè)試。由總部位于休斯頓的Bellicum Pharmaceuticals設(shè)計(jì)的一個(gè)開(kāi)關(guān)響應(yīng)藥物rimiducid。Bellicum發(fā)言人Brad Miles說(shuō)，使用這種開(kāi)關(guān)的CAR-T細(xì)胞療法正在兒童中進(jìn)行早期測(cè)試。

其他更復(fù)雜的版本也在實(shí)驗(yàn)室中開(kāi)發(fā)。例如，位于紐約和巴黎的制藥公司Cellectis正在測(cè)試一體化安全CAR; 自毀開(kāi)關(guān)是CAR本身的一部分，而不是電池上的單獨(dú)裝置。Cellectis研究員Julien Valton表示，將兩者結(jié)合起來(lái)是一項(xiàng)更艱巨的工程挑戰(zhàn)，而不是增加一個(gè)單獨(dú)的安全開(kāi)關(guān)。Valton說(shuō)，在一體化原型的實(shí)驗(yàn)室測(cè)試中，如果它們?cè)谂囵B(yǎng)皿中，則關(guān)閉細(xì)胞大約需要10分鐘，但是在小鼠血液中循環(huán)的細(xì)胞大約需要4天。

更安全的細(xì)胞因子

可能存在更有針對(duì)性的方式來(lái)放大患者體內(nèi)工程化T細(xì)胞的功效。

例如，細(xì)胞因子白細(xì)胞介素-2是免疫系統(tǒng)的主要驅(qū)動(dòng)因子。通常，IL-2以少量存在，并且可以增加身體T細(xì)胞群的大小。

理論上，給患有CAR-T細(xì)胞治療的患者提供IL-2可能是一種使修飾的T細(xì)胞對(duì)癌癥產(chǎn)生更強(qiáng)反應(yīng)的方法。但它也使常規(guī)的，非工程化的T細(xì)胞繁殖。這是有風(fēng)險(xiǎn)的：T細(xì)胞的流入很快會(huì)使免疫系統(tǒng)進(jìn)入超驅(qū)動(dòng)狀態(tài)，使人們病得很重。“這在紙面上聽(tīng)起來(lái)不錯(cuò)，但在實(shí)踐中，并不是這些分子的進(jìn)化，”在斯坦福大學(xué)修改IL-2的Jonathan Sockolosky說(shuō)。此后，他轉(zhuǎn)到了南舊金山的Denali Therapeutics的其他項(xiàng)目。

通過(guò)調(diào)整IL-2與免疫系統(tǒng)相互作用的方式，Sockolosky和他的團(tuán)隊(duì)找到了一種方法，使CAR-T治療更具針對(duì)性，他們?cè)?月份的“ 科學(xué)”雜志上報(bào)告說(shuō)。通過(guò)化學(xué)修飾，IL-2僅與旨在對(duì)抗癌癥而不是身體其他T細(xì)胞的經(jīng)修飾的T細(xì)胞進(jìn)行通信并促進(jìn)其產(chǎn)生。在小鼠試驗(yàn)中，增強(qiáng)CAR-T細(xì)胞活性的IL-2幾乎不與身體正常的T細(xì)胞結(jié)合。

通用的CAR-T細(xì)胞

然而，讓CAR-T細(xì)胞變得更好不僅僅是讓它們更具體。今天的CAR-T細(xì)胞療法的一個(gè)很大的局限性是它們必須針對(duì)每個(gè)患者進(jìn)行個(gè)性化，這使得它們的生產(chǎn)時(shí)間和成本都很高。目前，一劑Kymriah，通常都是患者需要，花費(fèi)475,000美元。

一些科學(xué)家正在研究一種通用的CAR-T細(xì)胞療法 - 一種不依賴(lài)于為每位患者烹飪小批量個(gè)性化T細(xì)胞的療法。醫(yī)院可以攜帶一批CAR-T療法，就像藏匿抗生素或止痛藥一樣。遠(yuǎn)離定制治療可以使較小的癌癥中心更容易提供治療，增加患者的接觸。它還可以縮短患者的等待時(shí)間，因?yàn)榧?xì)胞不需要運(yùn)送到實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行修改和復(fù)制。

Cellectis首席執(zhí)行官兼聯(lián)合創(chuàng)始人AndréChoulika表示，從制藥公司的角度來(lái)看，開(kāi)發(fā)單一的統(tǒng)一產(chǎn)品而不是推銷(xiāo)一種程序是有利的，這實(shí)際上與其他可用的CAR-T細(xì)胞療法相同。

Choulika說(shuō)，這種通用方法與今天的CAR-T細(xì)胞療法非常相似。但它會(huì)使用來(lái)自健康供體的T細(xì)胞而不是癌癥患者。因此，實(shí)驗(yàn)室可以從相同的起始細(xì)胞中制備許多劑量的工程化T細(xì)胞。將編輯細(xì)胞以去除通常幫助T細(xì)胞將外來(lái)細(xì)胞與身體自身細(xì)胞區(qū)分開(kāi)的遺傳指令。這是一個(gè)重要的步驟，因?yàn)橥ǔ；颊叩拿庖呦到y(tǒng)不會(huì)接受來(lái)自其他人免疫系統(tǒng)的T細(xì)胞輸注。

通用CAR-T細(xì)胞已經(jīng)在人們身上進(jìn)行測(cè)試，但道路并不順利：2017年，Cellectis被迫在患者死于嚴(yán)重細(xì)胞因子釋放綜合癥后暫時(shí)停止其產(chǎn)品之一的臨床試驗(yàn)。此后，試驗(yàn)開(kāi)始時(shí)使用較低劑量的CAR-T細(xì)胞，并對(duì)誰(shuí)可以參與進(jìn)行更嚴(yán)格的限制。Choulika估計(jì)，在該公司的任何通用CAR-T治療方法通過(guò)臨床試驗(yàn)過(guò)程之前，將需要三到四年的時(shí)間。

與此同時(shí)，波士頓大學(xué)的生物醫(yī)學(xué)工程師Wilson Wong試圖在一個(gè)簡(jiǎn)化的系統(tǒng)中解決CAR-T療法所帶來(lái)的挑戰(zhàn)的大雜燴 - 就像瑞士軍刀CAR-T細(xì)胞一樣，他說(shuō)。他的設(shè)計(jì)將CAR分成多個(gè)部分，迫使T細(xì)胞識(shí)別癌細(xì)胞表面的兩種不同蛋白質(zhì)以殺死它。這有助于減少脫靶效應(yīng)。

該系統(tǒng)可以隨時(shí)適應(yīng)。目前，Wong說(shuō)，CAR-T細(xì)胞被設(shè)計(jì)成在外面具有特定的蛋白質(zhì) - 一種識(shí)別癌細(xì)胞表面上某種匹配蛋白質(zhì)的蛋白質(zhì)。但并非所有類(lèi)型的癌細(xì)胞都含有僅對(duì)癌癥有特異性的蛋白質(zhì)，而在健康細(xì)胞中也沒(méi)有。有時(shí)癌細(xì)胞會(huì)發(fā)生突變并改變它們?cè)诒砻嫔巷@示的蛋白質(zhì)，從而使癌癥從CAR-T細(xì)胞中隱藏起來(lái)。

在Wong的系統(tǒng)中，癌細(xì)胞感應(yīng)蛋白不是直接構(gòu)建在CAR-T細(xì)胞中。相反，它們附著在一種能夠粘附在T細(xì)胞上的藥物上。當(dāng)藥物注入患者的血液中時(shí)，它會(huì)向下追蹤并附著在CAR-T細(xì)胞上，然后才能使這些工程細(xì)胞具有捕殺和殺死癌細(xì)胞的能力。

Wong說(shuō)，這為系統(tǒng)增加了很大的靈活性，因?yàn)槿绻┌Y發(fā)生變異，醫(yī)生可以很容易地將藥物轉(zhuǎn)換給患者，顯示出新的蛋白質(zhì)，并且治療停止了。“那么你可以很快地改變，而不必重新設(shè)計(jì)T細(xì)胞。”這可能是讓CAR-T細(xì)胞在其他類(lèi)型的癌癥中發(fā)揮作用的一種方法。Wong及其同事在5月31日的細(xì)胞中描述了他們的方法，他們正在努力將這個(gè)想法授權(quán)給一家制藥公司進(jìn)行臨床試驗(yàn)。

CAR-T細(xì)胞期貨

現(xiàn)在說(shuō)Connor治愈癌癥還為時(shí)尚早。但他已經(jīng)超過(guò)18個(gè)月無(wú)癌癥 - 這一結(jié)果在2016年，他和他的家人無(wú)法想象。他只是染了頭發(fā)金發(fā)。3月，他的曲棍球隊(duì)在新澤西州韋恩的美國(guó)曲棍球青年國(guó)民隊(duì)的分區(qū)中獲得第二名

Don McMahon明白為什么，現(xiàn)在，CAR-T細(xì)胞療法如此有限。但他也對(duì)家人的運(yùn)氣感到驚訝：Connor有正確的癌癥接受治療，他符合嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)參加臨床試驗(yàn)。其他患者可能不那么幸運(yùn)。“這似乎是隨意的，”他說(shuō)，同時(shí)承認(rèn)這些限制是有充分理由的。他希望，隨著研究的進(jìn)展，CAR-T細(xì)胞療法可以幫助更多患者。

隨著CAR-T療法的改善，它可能會(huì)像McMahon所希望的那樣做。“我們?nèi)匀恍枰?，放射和手術(shù)，”Connor的腫瘤學(xué)家馬丁說(shuō)，“但現(xiàn)在我們將有一個(gè)全新的 - 免疫療法。”