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不是CAR-T,不是TCR,这种细胞疗法有望率先攻克实体瘤

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说到治疗癌症的细胞疗法,我们首先想到的可能是CAR-T细胞疗法和TCR细胞疗法。两款CAR-T细胞疗法已经获得FDA批准上市,它们在治疗白血病方面已经取得了出色的疗效。然而,在治疗实体瘤方面,CAR-T和TCR细胞疗法取得的进展却非常有限。在今年的ASCO年会上,一种已经有30年历史的细胞疗法却异军突起,在治疗黑色素瘤和宫颈癌患者的临床试验上获得了出色的结果。这就是Iovance Biotherapeutics公司的肿瘤浸润淋巴细胞(tumor infiltrating lymphocyte,TIL)疗法。随着这一突破性进展的出现,对TIL疗法的关注也与日俱增。本文将为读者介绍TIL疗法的前世、今生和未来。

肿瘤微环境中的肿瘤浸润细胞(图片来源:Frontiers in Oncology [CC BY 3.0 (https://creativecommons.org/licenses/by/3.0)])

 

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肿瘤浸润淋巴细胞,在“前线”

与癌细胞作战的“士兵”

 

肿瘤浸润淋巴细胞(TIL)是离开血液循环,迁移到肿瘤附近的淋巴细胞,它们包括T细胞,B细胞。如果把人体免疫系统对癌症的反应比作一场战争,TIL是从身体各处奔往前线,与癌细胞作战的“战士”。它们可以起到杀伤癌细胞的作用。肿瘤中TIL的多少是预测癌症患者预后和对免疫疗法反应的重要指标。

然而,虽然TIL出现在肿瘤的微环境中,却不意味着癌细胞就可以被消灭。很多时候,在肿瘤中出现的TIL太少,并且被肿瘤微环境中的多种因素抑制了杀伤癌细胞的能力。沿用战争的比喻,这些到达前线的战士,有的被敌人“招安”(受到PD-L1或免疫抑制细胞的抑制),还有的已经战斗了太久,遍体鳞伤没有什么战斗力(T细胞耗竭)。

 

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历史“悠久”的TIL疗法

 

既然这些“战士”具有和癌细胞作战的能力,那么我们能不能想个办法让它们重新焕发青春,提高它们的数目,增强它们的战斗力呢?这是美国国家癌症研究所(NCI)的Steven Rosenberg博士和他的同事们想要解决的问题。说到TIL疗法,就需要提到Steven Rosenberg博士,早在1988年,他作为第一作者,就在《新英格兰医学杂志》上发表研究,表明使用从转移性黑色素瘤组织中分离,在体外通过IL-2刺激培养并增殖的TIL,在注回患者体内后能够为60%的患者带来缓解。

Rosenberg博士是TIL疗法的先驱。他和同事的研究开创了使用IL-2刺激TIL,促进TIL细胞增殖的培养方法。时至今日,Rosenberg博士领导的团队还在进行TIL疗法的临床试验,力图扩展TIL疗法的应用范围。

虽然与CAR-T和TCR疗法相比,TIL疗法的历史“悠久”,然而历史上,它的应用一直面临着两大难题:1,将从患者的肿瘤组织中分离的TIL进行扩增和激活是一个费时费力的大工程。2,TIL疗法对黑色素瘤虽然效果显著,但是在治疗其它类型癌症时的效果却不明显。近年来,在研发人员的不断努力下,这两重障碍正在被突破。

Steven Rosenberg博士(图片来源:Rhoda Baer (Photographer) [Public domain]

 

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TIL疗法的制造过程

和它的优势

 

TIL疗法与CAR-T和TCR细胞疗法的区别在于,T细胞不需要经过基因工程的改造。TIL疗法的基本步骤是:研究人员从患者体内取出新鲜肿瘤组织,在体外将它们打散,在细胞培养环境下通过使用生长因子(通常为IL-2和CD3受体激动剂)来刺激T细胞的增殖。T细胞的扩增过程通常需要5-6周的时间,可以将T细胞的数目增加到500亿个。

在将TIL输回患者体内之前,患者通常需要接受清除淋巴细胞的化疗(lymphodepleting chemotherapy)。这一步骤可以削弱身体中已有的淋巴细胞对促进T细胞生长的生长因子的竞争,并且清除其它抑制T细胞功能的细胞,比如调节性T细胞(Treg)和髓源性抑制细胞(MDSc)。它可以帮助输回体内的TIL细胞在体内定植和发挥功能。输回患者体内的TIL细胞可以存活很长时间,MD安德森癌症中心(MD  Anderson Cancer Center)的研究表明,在输回患者体内5年之后,仍然有大量TIL存留在患者体内。多年来的研究已经大幅度提高了从肿瘤组织中收集和扩增TIL的技术。目前NCI和Iovance公司汇报他们能够在超过90%携带大肿瘤(bulky tumor)的患者中成功收集TILs。

与CAR-T和TCR细胞疗法相比,TIL疗法存在着一系列优势。首先,TIL疗法由靶向癌细胞中多种抗原的T细胞组成,因此可以通过多个靶点激发对癌细胞的细胞毒性反应。而CAR-T和TCR细胞疗法通常只能靶向一个抗原,这让癌细胞可能更容易对它们产生抗性。目前,TCR和CAR-T疗法在治疗实体瘤方面进展有限,而TIL疗法已经在多种癌症类型中产生了可喜的疗效。由于TIL疗法使用的细胞是迁移到肿瘤中的天然TIL细胞,研究人员目前还未观察到它们的脱靶效应和激发细胞因子释放综合征的能力。它可能避免困扰TCR和CAR-T细胞疗法的毒副作用。

TIL疗法与TCR和CAR-T疗法的比较(图片来源:参考资料[2])

 

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在研TIL疗法

 

目前,多家学术机构和生物技术公司在开发TIL疗法。其中包括Iovance公司,由MD安德森癌症中心和Berkeley Lights联合创建的Optera Therapeutics公司,TILT Biotherapeutics公司等等。Iovance公司的TIL疗法的临床进度最快,在今年ASCO年会上,该公司开发的lifileucil(LN-144)和LN-145分别在治疗黑色素瘤和宫颈癌患者的临床试验中表现出优异的疗效。Lifileucil在接受过多种疗法治疗的转移性黑色素瘤患者中,达到38%的客观缓解率和80%的疾病控制率。这些患者中很多已经接受过PD-1抑制剂治疗。该公司开发的LN-145疗法获得了FDA授予的突破性疗法认定,在治疗宫颈癌患者时达到44%的缓解率和11%的完全缓解率。该公司计划在2020年递交lifileucil和LN-145的生物制剂许可申请(BLA)。

而NCI的Stephanie L Goff博士在今年的ASCO年会上也汇报了NCI进行的TIL临床试验的结果。试验结果表明,从转移性黑色素瘤患者中获取的TIL,能够达到23.7%的完全缓解率。而且其中很多患者已经无癌超过5年时间。

“TIL疗法有能力消灭最后一个癌细胞,“她说。

她和Rosenberg的研究团队在使用TIL治疗其它类型癌症方面也取得了突破,在ASCO年会上,她汇报了一名乳腺癌患者,在接受TIL治疗后达到完全缓解的例子。

 

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TIL疗法的局限和未来

 

虽然TIL疗法在近年来取得了长足的进步,然而,生成足够的TIL细胞仍然是研发人员需要面对的挑战。“(基于我现在的理解)TIL疗法要产生疗效,需要生成比CAR-T疗法多100倍的细胞,大概需要300-500亿个细胞,“Goff博士表示:”冰冻冷藏这么多细胞,然后在解冻过程中维持它们的活性是一个重大挑战。“ 而且,生成这么多细胞需要时间,对于病重的患者来说,他们可能无法等那么久。Iovance公司的生产工艺目前能够在22天内完成TIL疗法的生产。业界人士认为,TIL细胞的生产时间需要压缩到1个月以下,才能在大部分患者中使用。

TIL疗法制造流程(图片来源:参考资料[2])

在黑色素瘤和宫颈癌之外,TIL疗法对其它癌症类型的成功率并不高。这可能是因为像乳腺癌、结直肠癌、前列腺癌等癌症种类的免疫原性不强,从患者肿瘤组织中收集的TILs中,能够杀伤癌细胞的部分很少,因此即便扩增了很多倍,输入到患者体内的TILs还是不能有效对肿瘤发其攻击。

Rosenberg的研究团队解决这一难题的方法是对TIL进行筛选,它们通过对肿瘤进行基因组测序,发现产生新抗原的基因序列,然后将这些表达新抗原的基因序列导入到抗体呈现细胞(APC)中。然后,用这些表达患者新抗原的抗体呈现细胞对从患者体内获得的T细胞进行筛选,将对新抗原产生反应的T细胞进行扩增并输回患者体内。这一策略让TIL疗法能够在从上皮组织中生成的癌症类型中(epithelial cancers)达到15%的缓解率

然而,这一进一步筛选的过程又延长了疗法生产的时间,目前这一新抗原TIL疗法的生产时间长达10周,对于很多癌症患者来说,这太慢了!

今年一月成立的Myst Therapeutics公司是致力于解决这一问题的生物技术公司之一。该公司的创始人Timothy Langer先生曾经在Kite Pharma公司任职,开发CAR-T疗法Yescarta和靶向新抗原的TCR疗法产品。在他看来,4-5年前,CAR-T疗法的制造过程也曾经被认为是很难解决的挑战。他说,有了开发CAR-T产品的经验,他觉得缩短TIL疗法的生产时间是一个执行层面上的问题。

TIL治愈癌症的潜力正在吸引更多的公司和研究机构投身到这一领域。在NCI的临床试验中达到完全缓解的46名黑色素瘤患者中,只有两名患者出现复发。诚然,TIL疗法在黑色素瘤以外的癌症类型中的表现,将决定它的治疗潜力。我们期待研发人员的不断努力,TIL疗法能够为更多类型的癌症患者造福。

 

 

参考资料:

[1] Garber, (2019). Pursuit of tumor-infiltrating lymphocyte immunotherapy speeds up. Nature Biotechnology, doi: 10.1038/d41587-019-00023-6.

[2] Iovance Biotherapeutics Corporation Presentation. Retrieved September 13, 2019, from http://ir.iovance.com/static-files/3b499f52-cab7-4394-8e23-936d1ad3c4c6

[3] Tumor-Infiltrating Lymphocytes ‘Capable of Destroying the Last Cancer Cell’. Retrieved September 13, 2019, from https://www.healio.com/hematology-oncology/melanoma-skin-cancer/news/print/cell-therapy-next/%7B45a301e7-0d8a-48f4-9bbf-0cf10dcce4c9%7D/tumor-infiltrating-lymphocytes-capable-of-destroying-the-last-cancer-cell

 

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