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项目背景
体内(In Vivo)CAR-T疗法代表了细胞与基因治疗领域的革命性范式转变,通过将工程化载体直接注入患者体内,实现T细胞的原位(In Situ)修饰,将复杂的“个体化细胞制药”流程简化为“现货型基因药物”的给药方式。这一创新极大地提升了治疗的可及性与时效性,但也对安全性评价提出了前所未有的挑战。
目前,主流的In Vivo CAR-T技术路线采用整合型病毒载体(如慢病毒或γ逆转录病毒)将CAR基因稳定整合到患者T细胞基因组中,以实现对肿瘤细胞的长期持久杀伤。然而,载体的随机或半随机整合带来了潜在的插入突变风险,可能激活原癌基因或抑制抑癌基因,导致克隆异常扩增甚至继发性肿瘤。因此,对于采用整合型载体的In Vivo CAR-T疗法,整合位点的长期、全面监测是确保安全性的核心环节。在具体技术实现层面,当前In Vivo CAR-T领域形成了整合型与非整合型两大载体技术路线,两者均需整合位点检测支撑,但目的不同。整合型载体以工程化慢病毒载体(eLV)和γ-逆转录病毒载体为代表,通过包膜蛋白工程化改造实现体内靶向T细胞,将CAR基因稳定整合至基因组,具备长效疗效优势;但整合的随机性可能激活原癌基因或破坏抑癌基因,带来克隆异常扩增乃至继发性肿瘤风险,因此整合位点的长期动态监测是其安全性评价的必要环节[3]。 非整合型载体以慢病毒纳米颗粒(LvNP)为代表,在设计层面剔除了整合酶相关元件,理论上不发生基因组整合;然而,正因其"非整合"的安全性主张需要实验层面严格证实,整合位点检测对LvNP同样不可或缺——确认体内无非预期整合事件的发生,是IND/BLA监管申报的关键数据支撑[4]。
从临床进展来看,In Vivo CAR-T正处于首批人体数据涌现的关键节点。整合型路线方面,Interius BioTherapeutics于2024年10月完成全球首例持久性In Vivo CAR-T人体给药(INT2104,靶向CD20),开创无需单采、无需预处理化疗的治疗模式[5];EsoBiotec(已被AstraZeneca以4.25亿美元预付款、总价值最高10亿美元收购)的ESO-T01(靶向BCMA)在4例多发性骨髓瘤患者中实现100%客观缓解,4例患者第28天均达骨髓MRD阴性,安全性可控[6] ;Kelonia Therapeutics于ASH 2025公布的inMMyCAR I期数据显示,4例患者单次输注后全部达到MRD阴性,CAR阳性T细胞峰值高达85%,随访最长5个月[7] ;非整合型路线方面,Capstan Therapeutics的CPTX2309(已被AbbVie以21亿美元收购)在自身免疫疾病领域进入临床[8]。 密集的里程碑事件与大型药企的战略并购,标志着In Vivo CAR-T进入临床验证阶段,整合安全性监控的需求随之快速增长。
与体外(Ex Vivo) CAR-T不同,In Vivo疗法的基因修饰过程发生在全身多个组织器官中,而非单一、可控的细胞群体。传统的整合位点分析(Integration Site Analysis, ISA)依赖于外周血单个核细胞(PBMC)样本,这种方法在In Vivo场景下存在巨大的“监测盲区”。由于载体可能在淋巴结、脾脏、肝脏等实体组织中发生非预期的转导和整合,仅靠分析循环血细胞,无法全面评估整合风险,更无法及时发现发生在实体组织中的异常克隆扩增事件。
血浆游离DNA(cfDNA)液体活检技术为解决这一核心痛点提供了理想方案。cfDNA是全身各组织细胞(包括被载体修饰的细胞)释放到血液中的DNA片段,是反映全身基因组事件的“分子快照”。通过对cfDNA中的载体-基因组连接片段进行超高灵敏度检测,能够无创、全面、动态地监控In Vivo CAR-T在全身的整合图谱和克隆演变,实现对潜在插入突变风险的早期预警。
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项目原理
本项目的核心技术是基于连接子介导PCR(Linker-Mediated PCR, LM-PCR)的靶向扩增技术,结合独特的分子标签(UMI)技术,实现对cfDNA中慢病毒整合位点的高灵敏度、高特异性检测。该技术被称为LiBIS-seq (Liquid Biopsy Integration Site Sequencing)[2]。
整个检测流程主要包括以下几个关键步骤:
(1)cfDNA提取: 从外周血血浆样本中提取高质量的cfDNA。cfDNA主要来源于全身各组织凋亡或坏死的细胞,平均片段长度约167bp。
(2)文库构建与UMI标记:对提取的cfDNA进行末端修复、加A处理,然后连接包含UMI的测序接头。UMI技术为每个原始DNA分子打上独特的“条形码”,能够在后续数据分析中精准溯源,有效去除PCR扩增偏好和测序错误。
(3)Linker连接:将部分双链的连接子(Linker cassette)连接到cfDNA片段的末端,为后续PCR扩增提供引物结合位点。
(4)LM-PCR扩增:使用针对慢病毒LTR(长末端重复序列)的特异性引物和针对Linker的引物,进行两轮嵌套PCR扩增,特异性地富集包含病毒-宿主基因组连接点的DNA片段。
(5)NGS测序与分析:对扩增产物进行超高深度测序(通常≥50,000X),通过生物信息学分析进行整合位点识别、定量和风险评估。
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技术优势
技术适用范围:本技术专为In Vivo基因治疗场景设计,同时也适用于Ex Vivo CAR-T疗法的安全性监测,为传统PBMC检测提供重要补充。
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应用场景
4.1 非临床研究阶段(动物模型)
(1)生物分布与靶向性确认:在NHP等大动物模型中,通过cfDNA分析不同组织器官对整合事件的贡献,验证In Vivo载体递送的靶向性和特异性。
(2)长期安全性评估:在长期毒理学研究中,动态监测整合位点克隆的演变,评估潜在的致瘤风险,为临床试验提供关键安全性数据。
(3)脱靶效应评估:监测载体在非靶标组织(如肝脏、脾脏)中的整合情况,评估In Vivo递送的特异性。
4.2 临床研究阶段(人体试验)
(1)个体化风险基线建立:在首次给药后,为每位受试者建立全面的个体化整合位点风险图谱,识别高风险整合事件。
(2)克隆动态长期监测: 在15年长期随访(LTFU)期间,定期进行cfDNA检测,动态追踪克隆丰度变化,及时发现异常扩增信号。
(3)安全性事件归因: 若出现继发性肿瘤等严重不良事件,可通过本技术快速鉴定致病克隆的整合位点,为事件归因提供决定性证据。
(4)监管申报支持: 为IND/BLA申报提供符合FDA/NMPA要求的整合位点安全性数据。
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案例分析
为展示本技术在CAR-T细胞治疗安全性监测中的实际应用价值,我们以一例接受抗CD19 CAR-T细胞治疗的B细胞淋巴瘤患者为例,展示从基线到治疗后12个月的整合位点动态监测结果。
5.1 整合位点克隆追踪分析
通过对患者不同时间点血浆cfDNA的LiBIS-seq分析,我们成功鉴定并追踪了45个独特的慢病毒整合位点。下图展示了6个主要克隆(丰度>5%)在12个月随访期内的动态变化:
IS-001 (TP53基因): 基线丰度18.3%,在随访期内呈现缓慢下降趋势,12个月时降至16.1%。PTEN是重要的抑癌基因,该整合位点需持续关注,但目前未见异常扩增。
IS-002 (TP53基因): 基线丰度14.2%,在随访期内呈现缓慢上升趋势,12个月时升至16.8%。虽然TP53是经典抑癌基因,但该整合位点距离基因较远,且丰度增长缓慢,属于正常克隆波动范围。
IS-003 (KRAS基因): 基线丰度11.7%,在随访期内保持相对稳定,12个月时为9.8%。KRAS是原癌基因,但整合位点位于基因外,风险较低。
IS-004 (MYC基因): 基线丰度9.5%,在随访期内呈现缓慢下降,12个月时降至11%。
IS-005 (BRCA1基因): 基线丰度7.8%,在随访期内保持稳定,12个月时为6.5%。
其他克隆: 占总体19.5%—26.5%,由多个低丰度克隆(<5%)组成,呈现多样性增加趋势,提示CAR-T细胞群体的多克隆性良好。
关键结论: 在12个月随访期内,未观察到任何单一克隆的急剧扩增(定义为相对丰度增加>10倍),提示患者的CAR-T细胞群体保持多克隆性,未出现明显的克隆优势性扩增,安全性良好。
5.2 整合位点基因组分布与风险评估
对45个整合位点的基因组特征分析显示:
64.4%的整合事件发生在基因内部(主要位于内含子区),符合慢病毒偏好整合到转录活跃区域的已知特性[2]。
15.6%位于启动子区,这些整合位点可能影响基因表达,需要重点关注。
11.1%位于增强子区,可能通过远程调控影响基因表达。
6.7%位于基因间区,通常认为风险较低。
2.2%位于重复序列,整合到重复序列的事件通常难以精确定位,但比例较低。
风险评估:
在45个整合位点中,有3个(6.7%)整合到已知癌基因附近(KRAS和MYC),但均位于基因外较远距离,且未观察到异常扩增。
有1个(2.2%)整合到抑癌基因内部(PTEN),该克隆在随访期内呈下降趋势,未见异常。
总体风险评估:低。患者的整合位点分布符合预期,未发现高风险整合事件,且克隆动态稳定,建议继续每3-6个月进行常规监测。
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服务内容
*检测周期: 接收样本后30个工作日
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样本要求
为确保检测结果的准确可靠,请严格遵循以下样本要求:
样本类型:外周血
采集管:推荐使用cfDNA专用保存管(如Streck管),以防止白细胞裂解释放基因组DNA造成干扰。
血量要求:8-10 mL外周血,以确保能分离出足量的血浆(≥4 mL)。
处理时限:采集后应在规定时间内(遵循采集管说明)进行血浆分离。
储存与运输:血浆样本应在-80℃条件下冷冻保存,并使用干冰运输。
参考文献
[1] Biffi, A. Montini, E. Lorioli, L. Cesani, M. Fumagalli, F. Plati, T. ... & Naldini, L. (2013). Lentiviral hematopoietic stem cell gene therapy benefits metachromatic leukodystrophy. Science, 341(6148), 1233158.
[2] Cesana, D. Calabria, A. Rudilosso, L. Gallina, P. Benedicenti, F. Spinozzi, G. ... & Montini, E. (2021). Retrieval of vector integration sites from cell-free DNA. Nature Medicine, 27(7), 1296-1304.
[3] Pfeiffer, A., Thalheimer, F. B., Hartmann, S., Frank, A. M., Bender, R. R., Danisch, S., ... & Buchholz, C. J. (2018). In vivo generation of human CD19-CAR T cells results in B-cell depletion and signs of cytokine release syndrome. EMBO Molecular Medicine, 10(11), e9158.
[4] Haldrup, J., Mejer, N., Madsen, D. V., et al. (2023). Lentiviral particles with selective affinity for specific cell types for in vivo cell targeting. Nucleic Acids Research, 51(18), 10059-10074.
[5] Interius BioTherapeutics. First patient dosed in INVISE Phase 1/2 clinical trial of INT2104. Press release, October 23, 2024.
[6] De Munter, S., et al. (2025). In vivo CAR T-cell therapy targeting BCMA for relapsed or refractory multiple myeloma. The Lancet, 406(10494), 29-31.
[7] Harrison, S., Ho, P. J., et al. (2025). First-in-human results of KLN-1010, an in vivo CAR T-cell therapy targeting BCMA in relapsed/refractory multiple myeloma: inMMyCAR Phase 1 study. Blood, 146(Suppl 2), LBA-1. ASH Annual Meeting, December 2025.
[8] AbbVie. AbbVie to acquire Capstan Therapeutics. Press release, June 30, 2025.
关于舒桐
珠海舒桐医疗科技有限公司是以基因编辑为核心技术的国家级高新技术生物医药企业,总部位于横琴粤澳深度合作区,布局武汉、广州、杭州等全国化服务网络。公司拥有博士后工作站,40余项核心专利,承担多项国家科技重大专项,自主搭建基因编辑、分子诊断、科技服务三大核心平台,核心业务覆盖基因编辑与CGT全流程安全性评估技术服务、CAR-T/体内基因治疗/核酸药物等全流程行业解决方案、TN5转座酶/建库试剂盒/磁珠等国产化CGT/分子诊断原料供应。舒桐医疗坚持以“创新、敬业、融合、开放”为核心价值观,致力于利用基因治疗技术造福人类健康,让生命更美好。
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