本文选自中国工程院院刊《Engineering》2019年第1期
作者：Fang Chen，Joseph A. Fraietta，Carl H. June，许中伟，J. Joseph Melenhorst，Simon F. Lacey
来源：Engineered T Cell Therapies from a Drug Development Viewpoint[J].Engineering,2019,5(1):140-149.
编者按
癌症是全世界人口死亡的主要原因之一，细胞治疗的最新进展，有可能为某些癌症患者带来第二次生命的机会。与化合物和蛋白质不同，细胞是活的、可自我复制的药物，具有精准的特异性。经基因修饰后，T细胞可表达嵌合抗原受体，使其能够识别并*死肿瘤细胞，并形成一个记忆库，准备回击持续存在的恶性细胞。抗CD19嵌合抗原受体T细胞（CART19）对某些恶性肿瘤具有显著的临床疗效。
中国工程院院刊《Engineering》刊发《从药物开发的角度看工程化T细胞疗法》指出，随着制药行业的主要参与者联手使新型“活药物”商业化，以CART19 为例，与传统药物相比，研究其开发过程中的相似性和差异性非常有用。文章综述了基于生物标志物的分析方法在优化T细胞可表达嵌合抗原受体结构、临床前研究和临床疗效评价、不良反应（AE）和CART19细胞动力学方面的应用，同时还探讨了能够发现最佳靶标、新型CAR结合结构域以及预测临床反应和不良反应的生物标志物的先进技术和计算工具。文章指出，CART19的成功能够带来其他工程化T细胞疗法的发展。
一、引言
自从1796年和1928年分别发现和开发第一种疫苗和第一种抗生素以来，天花或霍乱等传染病导致的死亡率显著下降。发达国家的平均人口预期寿命从47岁大幅提高到80岁。因此，癌症作为困扰世界的最具灾难性的疾病之一，将其攻克已经成为重中之重。在美国这个拥有一些最先进的癌症治疗疗法的国家，癌症仍然是第二大死亡原因。2015年，癌症夺走了595 930人的生命，仅比心脏病死亡人数少37 912人。尽管在尼克松总统宣布对癌症宣战前后，癌症治疗取得了进展，包括手术、放射治疗、化疗和最近的靶向治疗，但不管癌症患者的生活质量如何，只有大约44%和28%的癌症患者分别活了10年以上和15年以上。
最近开发的一些新的治疗方法为改善癌症预后提供了可能性，这些治疗方法包括免疫调节和工程化重定向细胞治疗（图1）。临床试验NCT00924326的相关数据显示，自体抗CD19嵌合抗原受体T细胞（CART19）能够诱导患者晚期滤泡性淋巴瘤消退。与临床结果平行，治疗后至少39周，B系细胞因CART19治疗得到根除。2011年，我们宾夕法尼亚大学的研究团队和同仁发表了两篇论文，讲述了自体CART19疗法成功治疗复发难治性慢性淋巴细胞白血病（R/R CLL）患者。相关报道首次证明了靶向CD19恶性肿瘤的工程化T细胞对人类有持久的治疗效果。
图1 根据作用机制对各种癌症疗法进行分类。*：通过靶向肿瘤特异性基因起到的治疗作用；**：与癌细胞表面靶结合并导致癌细胞死亡的单克隆抗体（mAB），如曲妥珠单抗；***：检查点抑制剂，如派姆单抗；AB：抗体；ImmTAC：免疫动员抗肿瘤单克隆T细胞受体；BiTE：双特异性T细胞衔接子；TIL：肿瘤浸润淋巴细胞；CAR：嵌合抗原受体；TCR：T细胞受体
为了清楚地定义和区分CART19疗法与其他治疗方式，图1显示了根据药物靶标作用机制分类的当前癌症疗法的示意图。癌症疗法可分为非免疫疗法和免疫疗法。免疫疗法是直接调节患者自身免疫系统以取得有益临床效果的治疗方法。与免疫疗法相比，所有其他癌症疗法均属于非免疫疗法。溶瘤病毒（oncolytic virus，OV）治疗同时具有两组疗法的特点，因为该疗法直接*死细胞并诱导抗肿瘤免疫。因此，Kaufman等将溶瘤病毒治疗描述为一种新型免疫治疗药物。每组疗法可进一步分为靶向治疗和非靶向治疗。靶向治疗是在分子水平上根据癌症特异性靶标开发的治疗，靶标结合导致特异性癌细胞死亡。与靶向治疗相比，所有其他疗法均属于非靶向治疗组。
靶向免疫疗法包含一个被称为过继细胞疗法（adoptive cell therapy，ACT）的分组，由活体外扩增的未修饰肿瘤浸润淋巴细胞（tumor-infiltrating lymphocyte，TIL）、工程化T细胞受体（T cell receptor，TCR）和嵌合抗原受体（chimeric antigen receptor，CAR）T细胞组成。癌症过继T细胞转移疗法旨在提高T细胞对抗癌细胞的活性。靶向CD19的CART19疗法由工程化自体/同种异体T细胞组成，特异性定向该细胞使其靶向大多数B细胞上表达的CD19蛋白。这些T细胞经过“训练”，能识别并*死B细胞。在最近对20项已发表的CAR T细胞临床试验的综述中，11项试验属于CART19试验。这11项试验中，有10项证明了B细胞恶性肿瘤患者得到一些临床益处。美国食品药品监督管理局（Food and Drug Administration，FDA）根据来自NCT02435849的数据批准这种疗法用于难治性或继发性或复发前体B细胞急性淋巴细胞白血病（acute lymphoblastic leukemia，ALL）患者（25岁以下）的治疗。此疗法目前称为Kymriah（tisagenlecleucel）。此后不久，FDA根据来自NCT02348216的数据批准Yescarta（axicabtagene ciloleucel）用于治疗至少接受过两种其他治疗方案后无缓解或复发的特定类型大B细胞淋巴瘤成年患者。随后，根据来自NCT02030834的数据，Kymriah经批准用于治疗大B细胞淋巴瘤。CART19疗法的成功证明了工程化T细胞疗法的理念。这也标志着现代医学新领域的开始，即工程化T细胞疗法。该疗法可定向攻击癌细胞或其他致病细胞，从而达到治疗癌症或其他疾病的目的。
CART19疗法的开发基本遵循“一个基因，一种药物，一种疾病”的理念。对于CD19 CAR构建体的创建，CD19 CAR构建体是活性药物成分（active pharmaceutical ingredient，API）（图2和图3）。然而，这是非常规的，因为CD19 CAR需要封装在减毒慢病毒或其他类型的载体中，然后被转导到患者自己的T细胞中。这与常规药物制剂大不相同，常规药物制剂将活性药物成分与其他惰性成分结合在一起。常规药物制剂的目标是改善该化合物的吸收、分布、代谢与排泄（absorption, distribution, metabolism, and elimination，ADME），以最大限度地提高疗效和减少不良反应（adverse effect，AE）。因为CAR转基因被永久融入T细胞基因组中，所以相应的ADME是细胞输注、转运、增殖、持续和凋亡。从收集患者自己的T细胞到制作最终CAR T细胞产品的过程涉及许多复杂的步骤和质量控制，这些都难以实现自动化。建立一个能够生产最终临床级CAR T细胞产品的生产中心，与识别正确的药物靶标，为临床开发建立优化CAR同样重要。这对于制药行业来说是一个全新的过程。
图2 药物开发过程和技术影响，使工程化T细胞疗法开发过程与常规药物发现和开发模式相适应。目前未用于T细胞疗法的元素以灰色斜体显示。PK：药代动力学；PD：药效学；AE：不良反应；CK：细胞动力学
