(四)CAR-T演化史:前沿探索与未来希望
CAR-T总是与晚期癌症相联系,似乎是上帝专门赐予人类拯救癌症患者的礼物。其实它的用途远远不止于此,后面我们还将介绍其它的用途,这里仅仅聚焦其对于晚期癌症的治疗,也是目前最主要的应用领域。
目前尚无确切的全球晚期癌症患者占总人口的比例和绝对数量的统计数据,但可根据现有研究数据进行一定的推断。根据世界卫生组织国际癌症研究机构的数据,2022 年全球约有 2000 万新增癌症病例,《柳叶刀》的一项研究显示,2023 年全球癌症死亡人数上升至 1040 万,新发病例激增至 1850 万(均不含非黑色素瘤皮肤癌)。世界范围综合不同癌症类型来看,癌症被发现时约50%-60%的患者已经是晚期,中国则更高。按这个比例,全球新增癌症中应该有超过1000-1200万属于晚期癌症,他们大多数活不过1-2年,大部分都归到癌症死亡人数1040 万里面,这是一个非常伤感、甚至恐怖的数字。面对即将到来的死亡,晚期癌症患者的选择并不多,辐射治疗(包括最近很热的质子放射治疗)和化药治疗都是很难奏效的,因为这些高度演化的癌症细胞具有最强大的DNA修复能力,导致它们基本上没有办法杀死最顽固的癌症细胞,同时却对健康细胞、特别是免疫细胞具有极强的杀伤力。最后的结果就是摧残健康细胞组织,特别是成体干细胞,使各个器官逐步衰竭,特别是使残存的免疫系统完全崩溃,彻底丧失对癌症细胞的抵抗力。手术疗法对此也是逐渐失效,因为这些恶性的癌细胞具有高度的转移性,散布到整个身体,没办法一一切除。他们的救星,大概就只剩下细胞免疫疗法了,具体的说就是CAR-T了。
这么看,全球这一千多万晚期癌症患者的希望就几乎全部寄托在CAR-T疗法之上了,但为什么真正得到CAR-T治疗的患者如此之少呢?这里面主要有两个原因。
首先是目前的CAR-T疗法主要是对血液瘤更加有效,而对占绝大多数的固体瘤效果差强人意,甚至完全无效的。这里面有很深刻的原因待查明。很直观的原因大概是固体瘤都有非常致密的肿瘤结构,就像坚固的堡垒难以攻克,这是几乎分散为单细胞处于流动或散布状态的血液瘤所不能比拟的。制备的CAR-T沿着血管或淋巴管可以很容易接触到这些血液瘤细胞,分而治之予以消灭;而固体瘤隐藏在组织深处,CAR-T很难到达,即使能接触到,也很难攻破其堡垒。当然这些还不是最致命的原因,固体瘤的肿瘤结构和癌细胞都有非常复杂的机制来进行免疫逃逸,很多细节至今没有清晰的揭示出来,只能简单的描述为很难被CAR-T搞定。如果以我的知识背景和理解水平来做一个形象的比喻,CAR-T对血液瘤是个体对个体的战斗,比较完善的CAR-T对单个血液癌细胞具有优势;而CAR-T对固体瘤是个体对癌症系统的战斗,单枪匹马没啥优势。说了这么多,尽管针对固体瘤的CAR-T研发正如火如荼的进行,但总体看能完全搞定的固体瘤类型屈指可数,CAR-T真正得心应手的领域还是主要血液瘤。而血液瘤新发病例占全球癌症新发病例的比例仅约为6.54%,排名也较靠后。也就是说93%晚期癌症患者很难利用CAR-T来进行治疗的。
即便如此,血液瘤晚期患者大约每年新增70万多人,也是很大的市场了,基本上都能被CAR-T所治疗。但现实是,这些病人仍然多数被拒之于门外,又是为什么呢?这就要谈到成本问题了。前面也分析过CAR-T治疗的成本构成:慢病毒的制备,CAR-T的制备,以及手术治疗的临床费用,都是极其昂贵的。这还是临床治疗费用,而前期药物研发和相应的动物临床试验阶段以及临床三期的试验也是漫长而昂贵的,平摊到临床治疗个案,也是重大的费用。如果按照目前的治疗流程,大概只有慢病毒的制备成本有较大的弹性,但基本费用还是有硬性底线的。国外 CAR-T 治疗白血病的费用因地区和产品不同而有所差异,美国的 CAR-T 产品价格较高,如诺华公司的 Kymriah 治疗白血病的费用约为 47.5 万美元,吉利德公司的 Yescarta 费用约为 37.3 万美元。国内方面,合源生物的纳基奥仑赛注射液定价为 99.9 万元 / 支,是国内价格最低的 CAR-T 药物,其他已上市的 5 款 CAR-T 售价几乎都过了百万,在医保等方式努力下治疗费用可从 120 万元大幅降30 万元以下区间。但针对国内人均收入仅3000元/月的中线而言,无疑仍然太贵了。
通用型CAR-T一度给了人们很大的希望。由于工业化大规模生产,极大的摊薄了单次CAR-T治疗的费用,特别是质控所需的费用。如果能用非病毒载体系统制作通用型CAR-T,还能大幅度降低费用。可以说在前两个部分的成本,在这套技术下大大降低了,但对于第三个费用领域,临床治疗费用,就无能为力了,而这也是最大的一块费用了。要大规模扩增CAR-hiPSC,分化成CAR-T细胞,然后输到人体中,这个费用即使应用大规模工业化生产,仍然是不便宜的。而且通用型CAR-T最大的问题还不在于费用,而是存在长期的慢性免疫排斥效应和移植物抗宿主病,大大降低了CAR-T的作用时间、有效性和安全性。而取出病人自身的T细胞,体外制备成CAR-T,然后回输的方法,虽然由于其小作坊式的特点,过程漫长而繁琐,成本高昂,却由于自体细胞不存在明显免疫排斥作用而极其有效,成为目前的主流。
不可否认通用型CAR-T已经取得了一定的成功,后面我将专门用章节来探讨其利弊和前景。下面是一些成功已获批上市通用型CAR-T产品的的例子,如
1. 吉利德科学旗下Kite Pharma生产的Tecartus™(Brexucabtagene Autoleucel) - 用于治疗B-ALL,这是全球首个获得监管批准的通用型CAR-T疗法。2021年,欧洲药品管理局批准其用于治疗异基因干细胞移植后复发或难治性B细胞急性淋巴细胞白血病的成年患者,开创了先河,证明了通用型CAR-T的可行性和有效性。
2. 强生/传奇生物生产的Carvykti (Ciltacabtagene Autoleucel) - Carvykti本身是自体CAR-T,但在2023年,FDA批准了一项特殊的同情用药方案,允许在极少数无法生产自体CAR-T产品的多发性骨髓瘤患者中使用来自第三方供者的Carvykti,属于可在特定、紧急情况下,使用同种异体CAR-T作为挽救性治疗的策略,目前处于临床后期(II/III期)并显示出巨大潜力的产品。
3. Allogene Therapeutics生产的ALLO-715 (UCART-715) 和 ALLO-605 (Next-generation UCART),作为通用型CAR-T领域的领导者之一,其产品ALLO-715用于治疗多发性骨髓瘤,已经进入I期临床,并展示了良好的安全性和有效性。他们正在开发下一代技术(如ALLO-605),旨在提高疗效和持久性。
4. Precision BioSciences 生产的PBCAR0191,利用ARCUS®基因组编辑技术制造,用于治疗B细胞恶性肿瘤。其临床数据表明,它在经过大量预治疗的患者中能够产生深度且持久的缓解。
5. Intellia Therapeutics /再生元公司生产的NTLA-6001,利用CRISPR-Cas9技术开发的靶向CD70的通用型CAR-T,用于治疗急性髓系白血病和T细胞淋巴瘤。它因其精准的基因编辑而备受关注。
以上介绍的可以说就是目前CAR-T最主要的两个趋势,通用型CAR-T工业化生产或自体CAR-T精准治疗,都有很大的问题。如果将二者的优点集中在一起,产生一种既可以大规模生产,又可以精准治疗的CAR-T,成为一个值得思考的问题。这就是in vivo(体内)CAR-T产生的历史背景了,而相对于它,现有的CAR-T都可以称之为Ex vivo CAR-T,即所谓“体外” CAR-T。
我第一次接触到in vivo CAR-T的概念,还是看到2017年的一篇发表于Nature Biotechnology文章(Smith, T.T., Stephan, S.B., Moffett, H.F. et al. In situ programming of leukaemia-specific T cells using synthetic DNA nanocarriers. Nat. Nanotechnol. 12, 813–820 (2017). doi:10.1038/nnano.2017.57),立即就被其巧妙的思想所震撼,有兴趣的读者可以自行查阅原文。它是基于脂质体的递送载体、偶联于载体表面的CD3识别抗体,转座子载体DNA(piggyBac)和最先进CAR的融合体,可以在体内特异性整合到T细胞基因组中表达CAR,从而在病人体内产生CAR-T。尽管这套体系只是在小鼠体系中证明有效,但它完全具备了in vivo CAR-T所有必要的元素,显然是其成功原型。
另一个自然而典型的思路是采用慢病毒体系来递送CAR到体内的T细胞。为了实现这个目的,近年来慢病毒体系几乎被颠覆性的改造了。原本VSVG衣壳蛋白被抛弃,代之以免疫原较低的其他种类衣壳蛋白,且去除了常见的容易结合肝细胞的表面抗原,然后融合针对CD3/CD4/CD8的抗体以增强对T细胞的结合特性。为了防止整合基因组造成不可预测的突变,将其改造成非整合型病毒,去掉部分整合序列以及整合酶。大规模改造的结果是希望能够实现低免疫原性、高特异性和高效侵染。个人不是很看好这条思路,因为作为经典病毒载体,慢病毒载体的改造潜力是有限的,如此颠覆性的改造最终能否适应如此严苛的in vivo CAR-T需求很值得怀疑,而且病毒滴度很可能不是太高,会推高病毒制备的成本的。
如果一定要用病毒的话,我高度推荐T细胞特异性病毒,如人类 T 细胞白血病病毒 I 型(HTLV-I),人类 T 细胞白血病病毒 II 型(HTLV-II)以及人类免疫缺陷病毒载体(HIV)的原始版本(慢病毒的前身)。就安全性而言,HTLV-II无疑是首选,即使是原始病毒也没有严重危害,改造成病毒载体应该也是安全的,特异性也是没的说。当然所有病毒的包装都涉及细胞体系,价格都是不菲的。同时病毒的免疫原性都是比较强,容易产生特异性抗体,很难重复注射。这也是我非常不提倡另外一些针对T细胞的强免疫原性病毒的原因,如人类疱疹病毒(HHV) ,牛痘病毒(Vaccinia Virus)以及腺病毒(Adenovirus)。
实际上我更看好LNP(Lipid Nanoparticle,脂质纳米颗粒)包裹mRNA或是转座子载体递送CAR以在体内制备CAR-T的思路,毕竟不需要细胞体系来制备,其生产成本就会比较低,有利于大规模低成本生产,质控也简单得多。LNP也没有明显的免疫原性,不容易产生针对性的抗体,可以多次输注而不会被免疫清除。这暗含了一个非常有利的治疗机制,即如果一种类型的CAR不起效果,可以自由更换成其他CAR来尝试其他癌症靶标,这对治疗方法提供了很好的弹性。可以多次试错。
无论未来的in vivo CAR-T是以病毒系统还是以LNP系统作为递送载体为主,它们针对ex vivo CAR-T都具有碾压性的优势,主要原因如下:
1,没有体外制备CAR-T然后回输的步骤,使得其很大程度回复到一种药物而非疗法的特性。它的治疗主体不是细胞,这无疑为降低药物本身的价格开辟了道路,也可以方便的进行质控,尤其是基于LNP的in vivo CAR-T,属于纯粹的工业产品而完全不涉及到细胞,可以进行最精确严格的质控,低成本大规模工业化生产,未来很可能会达到白菜价的水准。
2,没有任何意义上的遗传/免疫兼容性问题。任何人不需要鉴定其基因的免疫兼容性,就可以应用in vivo CAR-T治疗,可以说一副药可以治疗所有相关病人。这与目前ex vivo CAR-T面临的免疫排斥问题形成鲜明对比,其广谱性是无与伦比的。
以上两个特点就为in vivo CAR-T成为现货提供了理论基础,使得未来我们治疗癌症可能变得就像治疗感冒一样简单。医生开出诊疗单,我们自己到药店去买药剂,自己回家注射,甚至可以完全不依赖医院仪器和住院,这等于很大程度省了第三块成本,即住院医疗和手术输注的费用。这也是in vivo CAR-T最有吸引力的地方。如果能广泛应用的话,CAR-T治疗的费用可能会比现在降低1-2个数量级,从百万之巨变成几千到几万块,细胞免疫疗法也将从富有阶层的专利变成寻常百姓家的福祉了,完全可以纳入医保,实现全社会范围内的免费癌症治疗,这将是一次伟大的科技和社会进步,将改变每一个人的医疗健康状态乃至于命运。
如此美好的前景,难怪最近几个医药巨头抛弃了其ex vivo CAR-T管线,试图弯道超车到in vivo CAR-T赛道呢。但in vivo CAR-T的优点如此明显,未来如此美好,为啥至今还没有应用于临床治疗呢?其实仔细搜索一下,目前有不少产品管线已经进入一期临床,效果还真不错,如:
ESO-T01:由 EsoBiotec 和普瑞金合作开发,是一种基于纳米抗体靶向、具备免疫屏蔽功能的慢病毒载体,搭载靶向 BCMA 的人源化单域抗体 CAR。2025 年 1 月 8 日,EsoBiotec 宣布 ESO-T01 的 IIT 研究在中国完成首例患者给药。7 月 2 日,相关研究团队在《Lancet》上发表了首批 4 例复发或难治性多发性骨髓瘤患者接受最低剂量 ESO-T01 治疗的数据,结果显示,2 例达到严格意义完全缓解,2 例达到部分缓解。
INT2104:由 Interius BioTherapeutics 开发,是一种新型体内嵌合抗原受体(CAR)基因疗法,旨在患者体内产生 CAR-T 和 CAR-NK 细胞,以靶向表达 CD20 的恶性 B 细胞。2024 年 10 月,INT2104 在澳大利亚完成了首例患者给药,2025 年该试验扩展到了欧洲,已进入 I 期临床试验阶段(NCT05869566)。
SNC116:先博生物自主研发的靶向 CD19 的 in vivo CAR-T 产品,在中国医学科学院肿瘤医院正式启动临床研究,并于 2025 年成功完成首例患者入组,目前处于临床研究阶段。
LV009 注射液:博生吉医药自主研发的体内细胞治疗产品,通过突破性慢病毒载体技术,可同步生成靶向 CD19 的 CAR-T 与 CAR-NK 细胞,已完成首例患者给药,进入临床试验阶段。
UB-VV111:由 Umoja 开发,是通过 VivoVec 平台开发的体内 CAR-T 细胞疗法,包含一个表面经过工程化的病毒包膜,以及编码 CD19 靶向 CAR 和雷帕霉素激活细胞因子受体(RACR)的转基因。2024 年 7 月 31 日,UB-VV111 的 IND 申请获 FDA 批准,用于治疗血液恶性肿瘤,其 I 期研究(NCT06528301)将招募复发 / 难治性大 B 细胞淋巴瘤(LBCL)和慢性淋巴细胞白血病(CLL)患者,以评估其安全性、耐受性和临床抗肿瘤活性。
UB-VV400:Umoja 与驯鹿生物共同研发的产品,处于临床 I 期阶段。临床前研究显示,UB-VV400 能够特异性且高效地转导 T 细胞,生成靶向 CD22 的 CAR-T 细胞,可在体内外杀死 CD22 高表达和低表达的肿瘤细胞,并且雷帕霉素的使用可促进 CAR-T 细胞在体内的富集和扩增,实现肿瘤的完全清除和 B 细胞耗竭,其非临床研究显示了良好的安全性。
衷心祝愿以上提到的这么多产品在若干年以后能取得临床试验的完全成功,为普罗大众摆脱癌症痛苦提供希望!
不过说了这么多in vivo CAR-T的优点和进展,下一节我不得不专门说一下其存在的问题和局限性,毕竟新生事物都存在这样那样的问题,还是需要更多时间的完善,正性和负性特点都讲一讲,比较客观和全面吧。