本期,智荟专线将为大家解读TILs疗法的前世今生以及Cytiva(思拓凡)的TILs疗法整体解决方案。
01
什么是TILS?
肿瘤浸润淋巴细胞(Tumor Infiltrating Lymphocytes,TILs)是从肿瘤组织中分离出的异质性淋巴细胞群体,以T细胞为主,包括CD8+胞毒性T细胞、CD4+辅助性T细胞、调节性T细胞(Treg)以及B细胞、NK细胞等,作为肿瘤微环境的重要组成部分,在肿瘤免疫中发挥关键作用并影响癌症进展【1】。具有识别和杀伤肿瘤细胞的潜力,其数量与表型可作为肿瘤预后标志物或治疗靶点。
浸润到肿瘤组织中的TILs,可以发挥免疫促进或免疫抑制作用,依赖于肿瘤微环境(TME)以及特定的TILs细胞亚群。理想情况下,TILs可以通过细胞毒性、抗原递呈以及细胞因子的释放,发挥抗肿瘤活性,促进肿瘤消退,但其活性经常由于免疫检查点信号、代谢耗竭以及间质排斥等而被抑制【1】,如图1。TILs疗法通过将患者肿瘤组织中的TILs分离并在体外进行T细胞特异性活化和大量扩增,回输患者体内杀伤肿瘤细胞。
图1:肿瘤组织中的肿瘤浸润淋巴细胞TILs【2】
02
TIL疗法发展历史及现状
最早关于TILs的报道描述出现在1976年【3】。1982年,美国国立卫生研究院NIH的Rosenberg SA教授和团队从小鼠肿瘤模型中首次分离得到TILs【4】;
1986年,Rosenberg SA团队从小鼠肿瘤组织中分离TILs,酶解成单细胞后,在含有IL-2的培养基中进行培养扩增,由于免疫细胞增殖速度比肿瘤细胞快,肿瘤细胞逐渐被清除【5】【6】。扩增的TIL与Cy(环磷酰胺)一起静脉注射,有效介导小鼠晚期肺和肝转移转移性肿瘤的消退,同时注射IL-2可以进一步增强效果,相较于外周血单个核细胞(PBMCs)来源的LAK细胞疗法,TIL需要的细胞数量减少近百倍【5】;
1988年,Rosenberg SA等在新英格兰医学杂志发表文章,首次将TILs疗法应用于20例转移性黑色素瘤患者的临床治疗中,在Cy注射后,将体外扩增的TILs与IL-2一起回输患者体内,在既往未经过IL-2治疗的病人中实现了60%的客观缓解。比单独使用IL-2或LAK,应答率更高【7】;
后续,TILs又经过多年的临床试验和开发,包括回输预处理方案的优化和缩短培养周期的“Young”TIL方案。2011年,美国肿瘤免疫疗法公司Lion Biotechnologies获得Rosenberg教授专利授权,率先开发商业化TIL疗法,即合并后的Iovance Biotherapeutics公司。2024年2月,其商品名Amtagvi(Lifileucel,LN-144)历经波折,作为全球首款实体瘤TIL疗法,通过FDA优先审评获批上市【8】,用于治疗既往接受过PD-1抗体治疗的不可切除或转移性黑色素瘤成人患者,整体客观缓解率(ORR)为31.4%(48/153),疾病控制率(DCR)达到77.8%,开启新纪元;
2025年6月,美国临床肿瘤学会(ASCO)年会期间,三款中国自主研发的TIL疗法产品公布了最新数据——
沙砾生物的GT101
基于StemTexp干性TIL扩增技术平台,作为首个在中国进入临床的TIL产品,目标适应症:黑色素瘤、宫颈癌、肺癌。多中心I期试验(NCT05430373)显示,在宫颈癌患者中客观缓解率(ORR)达到45.5%(5/11),疾病控制率(DCR)高达90.9%(10/11)。目前在IND Phase II(临床II期)【9】;
北京大学肿瘤医院
郭军教授团队自主研发的TIL疗法LM103,单药治疗经标准治疗失败的晚期黑色素瘤的单中心I期试验(CTR20233999),也在会上公布。针对亚洲人群高发的肢端/黏膜型黑色素瘤优化培养工艺,标准治疗失败后入组。客观缓解率(ORR)50%(4例PR),疾病控制率(DCR)87.5%(特定剂量亚组达到100%);
百吉生物
BST02为全球首款针对肝癌的TIL产品,可冻存。多中心I期试验(NCT06526832)结果显示,队列1(5×10^9细胞)中2例可评估患者实现100%疾病控制率(DCR),50%客观缓解率(ORR)。
此外,华赛伯曼的HS-IT101(FAST-TIL)基于自主研发的PowerTexp高效TIL生产工艺平台,入组患者中肢端/黏膜型黑色素瘤占比较大,但ORR仍高达50%;君赛生物的GC101基于自主研发的创新型DeepTIL细胞富集扩增平台,是全球首款无需清淋、无需IL-2注射的天然TIL新药,普通病房即可接受治疗,在晚期实体瘤(不同癌种)治疗中ORR超过35%,目前在临床II期【10】。
还有多家企业正加快I期临床研究进展或推进IIT。截止目前,clinicaltrials.gov中仍有近百个临床项目在患者招募中,包括靶向免疫“热”实体瘤以及“冷”实体瘤的TIL疗法【11】。
03
TILS市场分析
T细胞的过继性细胞疗法(Adoptive cell therapy,ACT)主要有Car-T、TCR-T以及TIL疗法,如表1。
表1:肿瘤免疫疗法分类与比较【15】
根据国家癌症中心(NCC)2022年全国癌症统计数据,结合国际肿瘤研究机构(IARC)联合测算【12】,中国发病前五位的癌症类型依次为肺癌、结直肠癌、甲状腺癌、肝癌、胃癌,占新发癌症病例的57.42%,均为实体瘤。根据IARC统计测算的2022年全球发病率最高的前五种癌症依次为肺癌、乳腺癌、结直肠癌、前列腺癌和胃癌,有三种和中国相同,且同样均为实体瘤【13】。
从外周血T细胞通过基因修饰改造而来的Car-T疗法,在血液系统恶性肿瘤捷报累累,但因实体瘤的复杂肿瘤微环境、归巢低效、浸润障碍、毒性反应更强、实体瘤异质性(特异性肿瘤抗原TSA的缺失)、脱靶风险而面临挑战,需要结合多种技术平台或联合其他疗法破局。同样来自于外周血单核细胞的TCR-T疗法也因靶点单一、脱靶毒性、HLA亚型限制、制备流程复杂而有一定局限性【11】。
TILs疗法则是通过从肿瘤组织中直接提取免疫细胞,进行体外培养和扩增,之后回输病人体内。由于其T细胞受体(TCR)多样性、高效的肿瘤归巢能力以及低脱靶毒性,识别肿瘤新抗原(neoantigen),成为过继性细胞疗法中实体瘤治疗的新星。TILs疗法也从最初的黑色素瘤,扩展到更多实体瘤的临床试验,包括非小细胞肺癌、乳腺癌、前列腺癌、卵巢癌、宫颈癌、头颈部肿瘤、胆管癌、肝癌、结直肠癌、肾癌、肉瘤、间变性甲状腺癌等【11】【14】。
目前,免疫疗法成为继手术、放化疗、靶向药之后的第四大癌症治疗技术。根据弗若斯特沙利文在2024年12月发布的《肿瘤浸润林巴细胞(TIL)疗法行业现状与发展趋势白皮书》【15】,预计2025年全球细胞治疗市场规模将达到104亿美元,2030年进一步增长至374亿美元,即年复合增长率达到29.1%。其中,全球细胞治疗市场中CAR-T细胞疗法的年复合增长率为19.2%,以TILs和TCR-T疗法为主的Non-Car-T特异性免疫细胞治疗的年复合增长率将达到66.4%。2025年中国细胞治疗市场规模将达到88亿人民币,预计2030年达到501亿人民币,年复合增长率41.6%。其中,以TILs和TCR-T疗法为代表的Non-Car-T特异性免疫细胞治疗板块将以高达135.3%的复合增长率,成为增速最快的领域,如图2。
图2:中国细胞治疗市场预测(沙利文)【15】
04
TILS细胞扩增工艺路线
第一代TILs扩增技术通常具有较长的预扩增阶段,即用自体肿瘤细胞或肿瘤细胞系对TILs进行特定抗原筛选,之后进行快速扩增【16】。2008年,Rosenberg SA教授团队基于多年临床经验,创新性提出缩短培养周期的“Young”TIL培养方案【17】,不再进行肿瘤特异性T细胞筛选,将培养周期从5周以上缩短到约20天,保护了TILs端粒、提升CD27和CD28表达量,且“Young”TIL与以往经过特异性筛选后的TIL(Selected TIL)具有相当的肿瘤反应性,并在黑色素瘤临床治疗中得到验证【18】,成为当前TIL疗法的主流和改造基础,即为第二代TILs扩增技术。
首先通过手术分离患者的部分肿瘤组织,使用机械方法或酶解【16】【17】消化成单细胞并进行初步培养,使用高浓度IL-2(6000 IU/ml)激活TIL,过程中,淋巴细胞会首先裂解贴壁(肿瘤)细胞,之后进行自我扩增。
通过低密度预扩增强化TILs的活性和功能后,不用像传统方法那样筛选肿瘤抗原特异性T细胞,而是直接进行高密度的快速大量扩增(REP),通过——
辐照后的异体PBMCs滋养层细胞(可通过Cytiva Ficoll-Paque分离液搭配Sepax C-pro全自动细胞处理系统分离外周血获得【19】)
anti-CD3抗体(OKT-3)
高浓度IL-2
刺激淋巴细胞快速增殖并高度激活,使用Cytiva Xuri W25 细胞扩增系统实现REP。在Day 14,将TILs与自体肿瘤细胞过夜孵育,检测上清中IFN-γ的分泌来测定TILs的反应活性。之后和高剂量IL-2回输经过非髓性清淋的病人,促进肿瘤细胞的清除,如图3。通常可实现从2E7扩增到1E11个TILs,即两周内实现5000倍扩增。Lovance中国专利(201880094012.1)工艺中,pre-REP小于11天,REP扩增11天,TILs制剂在≤-150度冷冻保存。
图3:TIL的产生和注射
a:全部或部分切除肿瘤,将肿瘤组织切碎,使用24孔板培养组织碎片(或细胞),培养后部分用于冻存(自体治疗或实验),另外的部分用于通气瓶或反应器(如Cytiva Xuri W25)的快速扩增(REP),细胞体外质检后,回输清淋治疗后的病人体内,并随后注射IL-2【20】
下一代(next-generation)TILs技术在培养阶段【11】通常涉及:
筛选法强化表型:例如扩增患者特异性的“克隆新抗原(clonal neoantigens)”反应性T细胞(cNeT),如Achilles Therapeutics公司开发的ATL001【21】【22】,也可以使用半个体化或共享新抗原【23】;或基于分子表型进行筛选【11】;
使用分子诱导高潜能TILs扩增,如抗4-1BB【24】或抗OX40抗体激动剂【25】、CBL-B抑制剂【26】等;
基因工程改造如基因编辑,引入或敲除部分基因促进TILs体外扩增效率、归巢、存活(包括恢复干性)以及抗肿瘤活性,如通过工程化TILs可使其表达IL-7、IL-15、IL-12等;也有用于规避IL-2风险的如美国Obsidian Therapeutics公司开发的基因工程改造TIL疗法OBX-115,通过cytoDRiVE技术调节膜结合型IL-15(mbIL-15)的表达,不依赖IL-2从而降低了毒副作用,2022年7月通过FDA的IND审批,ORR达到44.4%,DCR则达到100%;基于肿瘤新抗原neoantigens,TIL也可以被CAR修饰成CAR-TILS【27】。
05
Cytiva TIL整体解决方案
为了提高安全性和可及性,TIL的生产需要遵循严格的GMP条件,其制备工艺也在不断优化,以缩短生产周期,降低成本并提高安全性、有效性,减轻毒副作用(如优化培养工艺,减少IL-2的使用和依赖性)。在此过程中的技术进步,包括TILs的有效分离、筛选、扩增、基因修饰、冷冻运输和回输,都备受关注。
Cytiva可以提供TILs分离培养的全流程、标准化、封闭式工艺解决方案,如图4【28】,包括用于细胞程序性冷冻的VIA Freeze和复苏的VIA Thaw、细胞分离和清洗的Sepax C-pro、REP快速扩增的Xuri W25波浪式生物反应器,2024年上市的Sefia expansion系统可用于细胞的激活、转导和扩增培养,以及全自动云端管理系统Chronicle自动化软件。
图4:Cytiva TILs整体解决方案【28】
Cytiva通过上述流程开发了应用方案:无菌收获0.25-0.5 g肿瘤组织,剪碎并分离获得细胞。pre-REP阶段,向培养基中加入6000 IU/mL的Xuri IL-2,培养7-21天,获得1E7 TILs细胞。
之后进入快速扩增的REP阶段,使用抗CD3抗体以及辐照处理的PBMCs在GRex100M CS系统中培养,通过IFN-γ分泌的增加验证了T细胞功能活化,之后转移到Cytiva Xuri W25波浪式生物反应器中进一步扩增7-14天,至1E10 TILs细胞,如图5。
图5:Cytiva整体解决方案成功实现TILs扩增
扩增后的细胞使用Sefia S-2000细胞处理系统(处理初始体积最大为10 L)进行收获、清洗和制剂,维持了高活性(94.1%),具有高收率(89.52%)【28】【29】。由此,Cytiva解决方案成功搭建了端到端、可放大、封闭式、可重复的TILs生产流程,助力TILs疗法CMC工艺落地。
06
TILS疗法展望
新一代TIL产品的开发,需要更高的特异性、持久性、安全性和强化的功能,并伴随监管的进一步完善。创新的解决方案,都有望克服肿瘤微环境的抑制并提高TIL的存续能力、浸润和胞毒性:
工程化TIL如基因编辑,如前所述;
靶向肿瘤微环境的调节剂,如趋化因子招募更多的TILs;
随着mRNA-LNP递送系统的逐渐火热,细胞治疗领域也掀起一股细胞原位改造的浪潮。2024年,Yoon J等【30】发表文章,使用LNP递送αCD3 mRNA至小鼠局部肿瘤微环境(瘤内注射),有效改造了肿瘤相关巨噬细胞TAMs(炎性巨噬细胞)和肿瘤细胞,诱导原位多克隆TILs激活和扩增,尤其是CD8+TILs的多克隆扩增和抗肿瘤活性,实现了“原位TIL疗法”;也可以和ani-PD-1抗体联用,有效延长生存期;
联合疗法,包括免疫检查点抑制剂【31】【32】、DC疫苗、溶瘤病毒等【15】。
提高TILs疗法的可及性及患者依从性。
图6:下一代TIL疗法【33】
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