侯金林教授:新型强效T细胞免疫治疗开发新突破,肝癌TCR-T细胞疗法前景广阔

作者:国际肝病网 发表时间:2024/6/2 18:56:17 标签:研究

编者按:近年来,嵌合抗原受体(CAR)和T细胞受体(TCR)修饰的T细胞免疫疗法已成为振奋人心的癌症治疗方法,对于慢性感染及自身免疫性疾病,同样具有广泛的应用前景。CAR-T和TCR-T是过继性细胞治疗中的两大技术,因其能够表达人工合成受体并能特异性识别靶细胞,实现了从基础免疫学机制研究到临床免疫治疗应用的转变。二者相比,TCR-T细胞具有CAR-T细胞无法比拟的优势,在临床前和临床研究中显示出巨大的潜力。2024年5月25日,在沈阳举办的2024年第十七届全国肝脏疾病临床学术大会上,南方医科大学南方医院侯金林教授作了题为《新一代强效抗肝癌TCR-T细胞的开发》的精彩报告,现将内容整理如下,以飨读者。
 
 
肿瘤免疫治疗发展历程
 
肿瘤免疫治疗将推动未来肿瘤治疗新发展。2013年,肿瘤免疫疗法被Science杂志评为“全球十大科学研究重大突破之首”。随后,Science杂志和Nature杂志等相继出版肿瘤免疫治疗专刊。2018年诺贝尔生理学或医学奖颁发给发现抑制免疫负调节癌症疗法的科学家:美国免疫学家James P Allison和日本生物学家Tasuku Honjo。基于此,2018年被称为“免疫治疗元年”,免疫治疗成为继手术、放疗、化疗、靶向治疗之后的第五大肿瘤治疗技术。
 
不过,免疫治疗不是突然出现在公众视野中的,它经历了漫长的发展历程。1893年,美国纽约骨科医生William Coley意外发现术后化脓性链球菌感染能使肉瘤患者肿瘤消退,揭开了肿瘤免疫疗法的序幕。20世纪80年代至90年代,由NCI的Rosenberg首次报道HD-IL-2+LAK细胞治疗恶性黑色素瘤和肾癌,缓解率(RR)44%,轰动世界。斯坦福大学的Irving Weissman教授发现发明了CIK (cytokine-induced killer cells,细胞因子激活的杀伤细胞)技术。
 
2010年,美国食品药品监督管理局(FDA)批准了人类历史上首个用于前列腺癌的治疗性肿瘤DC疫苗(sipuleucel-T)上市,肿瘤疫苗开始在免疫疗法领域领跑。2011年,FDA批准了首个免疫检查点抑制剂(CTLA-4,Ipilimumab)上市,用于晚期黑色素瘤的二线治疗,标志着肿瘤免疫治疗进入了新时代。2012年,Carl June教授使用第二代CD19 CAR-T细胞治愈了7岁的急性淋巴性白血病女孩Emily,Emily成为首个被细胞免疫疗法治愈的儿童白血病患儿。2014年,FDA批准PD-1抗体帕博利珠单抗(Pembrolizumab)和纳武利尤单抗(Nivolumab)上市,肿瘤免疫疗法彻底成为热劲十足的研发热点。2015年,美国前总统卡特宣布其肿瘤被PD-1抗体帕博利珠单抗治愈。2016年,FDA批准了PD-L1单抗阿替利珠单抗(Atezolizumab)上市。2017年,FDA批准了CAR-T细胞治疗Kymriah和Yescarta上市,人类正式进入CAR-T细胞治疗的新时代。
 
2018年,中国批准PD-1抗体帕博利珠单抗和纳武利尤单抗上市,中国迈入免疫治疗新时代。2019年至2020年,国产PD-1抗体产品遍地开花,开展的临床研究均取得不错成果。
 
肿瘤免疫治疗的分类
 
肿瘤免疫治疗分为特异性免疫治疗和非特异性免疫治疗。其中特异性免疫治疗又分为主动免疫和被动免疫(过继免疫)。主动免疫治疗主要通过注射疫苗诱导特异性抗肿瘤免疫;被动免疫治疗主要为输注肿瘤特异性抗体和过继肿瘤特异性的细胞(TCR-T、CAR-T)。非特异性免疫治疗包括刺激增强免疫(TLR配体、卡介苗、溶瘤病毒),去除阻断抑制(抗CTLA-4和PD-1的抗体,抗调节T细胞),非特异性过继细胞疗法(CIK、 DC-CIK)。
 
侯金林教授在报告中指出,目前三种主流T细胞免疫疗法为TCR-T、CAR-T、TILs,其中TCR-T在实体瘤治疗中表现较佳,CAR-T在血液肿瘤治疗中表现较佳,TILs由于需要从手术切除的肿瘤中分离扩增出T细胞,因此其应用受到较大的限制。
 
TCR-T细胞治疗通过TCR识别抗原肽-MHC复合物,理论上可识别所有肿瘤抗原,且严重的细胞因子风暴发生率低。TCR-T细胞具有较强的免疫记忆功能,可以在体内存活较长时间,发挥持续抗肿瘤效应。
 
TCR-T成功案例
 
侯金林教授介绍了美国Eric Tran团队通过KRAS-TCR-T治疗胰腺癌的成功案例。结果显示,携带G12D突变患者获得部分缓解,内脏转移瘤体积缩小72%;治疗6个月后,患者体内TCR-T细胞仍然占外周血T细胞2%;患者疾病缓解在6个月时仍然得到维持。
 
英国的Adaptimmune公司开发了一种AFP-TCR-T治疗肝癌。临床试验结果显示,在队列1(低剂量)和队列2(中剂量)中,所有患者的最佳反应均为病情稳定(SD);队列2(中剂量)中的1例患者在治疗一个月后原发病灶体积未缩小,但纵隔淋巴结转移灶体积明显缩小;,队列3(高剂量)中,1例患者出现血清AFP持续降低,并且完全缓解(CR),另外2例患者疾病进展,但AFP水平均有下降。绝大多数不良事件与肿瘤的放化疗或免疫治疗产生的一致,其中肝脏相关不良事件是肝病常见的伴随症状,尚无T细胞相关的靶向或脱靶毒性的明确报告,也没有方案预设的剂量限制毒性出现,安全性良好。
 
王福生院士团队还开展了HBV-TCR-T治疗肝癌的临床试验。试验基于mRNA电转的短效TCR-T技术,TCR-T靶向HBsAg,共入组8个患者,4个剂量设计,主要评估安全性和有效性。临床试验结果显示,入组患者疾病进展时间(TTP)中位数为6.18个月(范围从0.2~27.7个月),中位总生存(OS)为33.1个月(范围从2.5~37.4个月),1例患者出现PR,其肿瘤显著缩小。试验安全性良好,没有患者出现呕吐、过敏、昏迷或移植物抗宿主病的急性不良事件,1例患者出现3级不良事件伴肝酶快速升高和黄疸,1例患者出现肝酶升高,均可控。
 
不过,侯金林教授坦言,CAR-T/TCR-T在实体瘤中的疗效有待进一步提高,迫切需要开发下一代强效TCR-T细胞。
 
开发新一代TCR-T细胞
 
γ链(γc)家族细胞因子如IL-2、IL-7、IL-15和IL-21在T细胞的发育、分化和效应期发挥重要作用。于是,以肝癌为研究模型,侯金林教授团队设想,能否利用细胞因子提供的第三信号克服T细胞功能障碍增强TCR-T抗肿瘤功能?由于IL-2、IL-4由T细胞自分泌,IL-9受体在CTL细胞中表达极低,因此侯金林教授团队从IL-7、IL-15、IL-21中筛选增加TCR-T抗肝癌功能的细胞因子。
 
γc家族细胞因子IL-7、IL-15或IL-21在存在IL-2的情况下,在AFP-TCR-T的效应期与HLA-A2+ HepG2细胞系进行重复共培养实验(图1a)。含有IL-7、IL-15和IL-21的对照转导T细胞对HepG2的杀伤活性较低,表明增强的杀伤活性依赖于对AFP抗原的特异性识别。量化杀伤率(图1b)显示IL-7、IL-15和IL-21均可促进TCR-T对HepG2肿瘤细胞的杀伤,IL-21对TCR-T增效作用最强。同时,加入IL-21的AFP-TCR-T对IFN-γ的分泌较其他组显著增加(图1c),因此选择IL-21作为后续联合TCR-T抗肿瘤的细胞因子。
 
图1. 确定γc家族细胞因子IL-21为提高肝癌过继T细胞治疗疗效的潜在靶点
(图源讲者幻灯)
 
由于TCR-T效应功能的显著改善,侯金林教授接下来评估了IL-21在过继T细胞治疗中应用的合理性。研究发现,人CD4+和CD8+T细胞经24小时的CD3/CD28活化后,IL-21受体的表达显著增加(图2a),提示TCR-T细胞受抗原刺激后生理性地需要IL-21细胞因子提供相应的第三信号以维持其效应功能。同时,对来自癌症基因组图谱的RNA-seq数据的分析表明,IL-21转录本在包括HCC在内的许多肿瘤中几乎检测不到(图2b),这预示着肿瘤微环境中没有IL-21。因此,为AFP-TCR-T提供额外IL-21信号可能支持其在失去IL-21信号的肝癌微环境中的抗肿瘤作用。
 
图2. 确定γc家族细胞因子IL-21为提高肝癌过继T细胞治疗疗效的潜在靶点
(图源讲者幻灯)
 
经CD3/CD28激活后的扩增阶段,IL-21均可促进CD4/CD8 TCR-T增殖。IL-21可促进高肿瘤负荷下CD8阳性TCR-T细胞增殖,该效应依赖TCR活化信号;而未添加IL-21的情况下,TCR-T细胞功能受损,无法增殖。IL-21增强体内TCR-T对HepG2肿瘤细胞的杀伤作用,减少肿瘤的细胞生长速度及重量,促进TCR-T在NPG小鼠内的存活。
 
侯金林教授介绍,现有IL-21抗肿瘤策略存在明显弊端,系统性输注IL-21会引发全身严重的毒副作用,且存在半衰期短、代谢快、局部浓度低的特点;TCR-T过表达IL-21会出现多种靶细胞不受控活化现象。因此,侯金林教授团队将IL-21Rα链工程化,使两条IL-21Rα链通过跨膜区的二硫键连接,形成IL-21Rα同源二聚体,进而设计出新型自激活IL-21受体的新一代TCR-T细胞(IL-21R-TCR-T)(图3)。自激活IL-21受体无需IL-21细胞因子即可为TCR-T细胞持续提供STAT3磷酸化信号,且IL-21R-TCR-T拥有体内外更强的抗肝癌活性及存活能力。
 
图3. 新型自激活IL-21R及IL-21R-TCR-T示意图
(图源讲者幻灯)
 
此外,侯金林教授还阐释了IL-21R-TCR-T具有更好抗肿瘤功能的原因。第一,IL-21R-TCR-T具有极强的瘤内浸润能力,是普通TCR-T的10倍。第二,经CD3/CD28激活后的扩增阶段, IL-21R-TCR-T展示更高比例的干细胞样记忆表型。第三,IL-21R-TCR-T在富肿瘤抗原环境下维持更多的记忆性T细胞。第四,IL-21R-TCR-T细胞展示更低的耗竭水平及凋亡率,提示IL-21R-TCR-T抵抗肿瘤抗原诱导的TCR-T细胞耗竭。
 
最后,侯金林教授还表示团队已开发了识别AFP、HBsAg的TCR-T细胞,并准备将其应用于肝癌的临床治疗。
 
总结
 
综上所述,TCR-T细胞理论上可识别所有肿瘤抗原,更适用于实体瘤;TCR-T疗法是治疗肝癌的新策略,安全性良好并展示出抗肝癌潜能;基于自激活IL-21受体为通用型T细胞功能增强元件,可用于其他靶点的TCR-T甚至CAR-T,期望该通用增效元件能推动肝癌甚至其他实体瘤T细胞免疫疗法的应用。
 
(来源:《国际肝病》编辑部)
 
 
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责任编辑:付丽云
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