2020年2月，WHO在一份癌癥報告中估計，全世界六分之一的死亡是由癌癥引起的。全球癌癥總死亡病例996萬，中國有300萬，占總死亡人數(shù)的30%。人人談癌色變，已經(jīng)成為當代中國人對于癌癥的普遍看法。

       然而在21年6月時，阿基侖賽注射液（商品名：奕凱達）在中國獲批，一度為廣大癌癥患者帶去了希望。一時間，網(wǎng)絡盛傳花費120萬打一針，就能讓癌細胞消失。究竟是不是這樣的？CAR-T治療為何會價格如此高昂？它是否真有此奇效？在解答這些問題前，我們需要了解什么是CAR-T。

       01

       CAR-T源起

       下圖是T細胞識別癌細胞發(fā)揮作用的機制。它主要通過自身表面的受體，也就是TCR來識別癌細胞。而這個過程中依賴于腫瘤細胞表面MHC分子對抗原分子的呈遞。如果這個MHC分子出現(xiàn)問題，比如腫瘤細胞為實現(xiàn)逃逸而下調(diào)了MHC分子的表達，就會導致T細胞無法高效地識別癌細胞。

       圖1. 左：殺傷性T細胞通過TCR識別癌細胞進而發(fā)揮作用，右：殺傷性T細胞在腫瘤免疫反應中的作用過程

       1989年，在研究T細胞受體（TCR）的過程中，以色列科學家Zelig Eshhar和他的團隊發(fā)現(xiàn)B細胞產(chǎn)生的抗體和TCR結構相似，具有恒定區(qū)和可變區(qū)?？贵w能夠特異性識別抗原，TCR卻只能識別MHC遞呈的抗原片段。如果將抗體中的可變區(qū)移植到TCR的恒定區(qū)，就能夠改變T細胞受體的抗原特異性，介導細胞殺傷作用。Eshhar等人將表達特定抗體的基因序列賦予細胞**T細胞（CTL），這項特定抗體賦予了T細胞識別半抗原——2,4,6-三硝基苯基（TNP）的能力，使得T細胞實現(xiàn)了抗原特異性的、非MHC限制的活化及其效應的增強。

       圖2. 初代CAR由BCR的可變區(qū)和TCR的恒定區(qū)組成

       接著，為將這項技術投入疾病治療，Eshhar與Rosenberg實驗室合作，運用來源于抗體的單鏈抗體片段scFv成功構建了3個不同癌癥靶標的嵌合抗原受體，第一代CAR-T由此誕生。

       02

       藥物機理

       嵌合抗原受體（Chimeric Antigen Receptor，CAR）主要由三個功能域構成，分別是胞外結構域、跨膜結構域和胞內(nèi)結構域。胞外結構域由負責識別并結合抗原的單克隆抗體的單鏈可變片段（scFv）及一段起連接作用的鉸鏈區(qū)（Hinge）構成。胞內(nèi)結構域由共刺激結構域和信號轉導結構域構成。

       圖3. 嵌合抗原受體結構

       1 胞外結構域

       (1)抗原識別結構域

       結構組成：主要結構為scFv，由單克隆抗體的輕鏈（VL）和重鏈（VH）通過多肽連接而成。

       功能：scFv賦予了T細胞特異性識別并結合靶抗原的能力。CAR-T細胞通過scFv對靶抗原的識別結合不依賴MHC抗原呈遞，一方面避免了腫瘤細胞通過調(diào)節(jié)MHC分子發(fā)生逃逸，另一方面賦予了CAR-T細胞識別非肽抗原的能力。

       (2)鉸鏈區(qū)（Hinge）

       結構組成：鉸鏈區(qū)連接scFv和跨膜結構域，大多數(shù)CAR的鉸鏈區(qū)由IgG的鉸鏈或CD8α/CD28胞外區(qū)衍變而來。

       功能：多項研究表明，CAR-T細胞活化與鉸鏈區(qū)長度有關。調(diào)整鉸鏈區(qū)的長度可以使CAR-T細胞和靶細胞處于最 佳距離，使scFv克服空間位阻，有效結合抗原。

       2 跨膜結構域

       結構組成：常用的跨膜結構域來源于CD4，CD8α，CD28和CD3ζ。

       功能：跨膜結構域將CAR的細胞外結構域與細胞內(nèi)信號轉導結構域連接，并將受體錨定到T細胞膜上。

       3 胞內(nèi)結構域

       (1)共刺激域

       結構組成：通常來自CD28受體家族(CD28，ICOS)或腫瘤壞死因子受體家族(4-1BB、OX40、CD27)。

       功能：可實現(xiàn)協(xié)同刺激分子和細胞內(nèi)信號的雙重活化，使T細胞持續(xù)增殖并釋放細胞因子，提高T細胞的抗腫瘤能力。

       (2)信號轉導域

       結構組成：通常為T細胞受體TCR/CD3ζ鏈或免疫球蛋白Fc受體FcεＲIγ鏈。

       功能：含有免疫受體酪氨酸活化基序（ITAMs），發(fā)揮著T細胞信號轉導功能。

       一旦scFv部分識別和結合抗原，共刺激域和CD3ζ鏈就發(fā)出信號。CD3ζ鏈包含三個免疫受體酪氨酸活化基序（ITAMs），在磷酸化（P）后，通過ζ相關蛋白（ZAP70）發(fā)出信號。下行信號傳導導致T細胞效應功能，包括穿孔素和顆粒酶的釋放，導致靶腫瘤細胞死亡。

       圖4. 信號轉導作用圖示

       而CAR-T療法運用于臨床的具體步驟如下圖所示：

       圖5. CAR-T臨床具體步驟

       標準的CAR-T治療流程主要分為以下七個步驟進行：

       1.評估病人是否符合CAR-T治療的適應癥。

       2.分離T細胞：通過外周血血細胞分離機從腫瘤病人血液中分離出單個核細胞，進一步磁珠純化T細胞。

       3.改造T細胞：用基因工程技術，把一個含有能識別腫瘤細胞且激活T細胞的嵌合抗原受體的病毒載體轉入T細胞，即把T細胞改造成CAR-T細胞。

       4.擴增CAR-T細胞：在體外培養(yǎng)以大量擴增CAR-T細胞。一般一個病人需要幾千萬，乃至幾億個CAR-T細胞，體重越大，需要細胞越多。

       5.CAR-T細胞回輸入人體：把擴增好的CAR-T細胞通過靜脈回輸?shù)讲∪梭w內(nèi)，開始進行腫瘤細胞免疫治療。

       6.監(jiān)控反應：嚴密監(jiān)護病人身體反應，尤其是細胞輸入體內(nèi)后一至兩周內(nèi)可能發(fā)生劇烈不良反應。

       7.評估治療效果：多在回輸CAR-T細胞后第15天和第30天評估對原發(fā)病的治療效果。

       隨著時代和科技不斷發(fā)展進步，CAR也在不斷更新迭代。目前研究人員已開發(fā)出了五代CAR-T。

       圖6. 五代CAR-T的對比

       03

       CAR-T的應用

       適用范圍：Kymriah主要的適用人群是復發(fā)/難治性急性淋巴細胞白血病的兒童患者和年輕成年患者。以及復發(fā)或難治性彌漫性大B細胞淋巴瘤成人患者。此外它在在治療復發(fā)或難治性濾泡性淋巴瘤方面也已經(jīng)獲得了積極的結果。

       適用條件：使用CAR-T治療要求患者腫瘤標志物或免疫組化檢測的某種或數(shù)種腫瘤相關抗原為陽性、腫瘤組織的HLA-Ⅰ類抗原陽性。停止化療或放療后，外周血細胞恢復至正常值或接近正常值（使用升白細胞藥物達到的正常值除外）。還要求患者無重度貧血、全身器官衰竭和惡病質狀態(tài)；肝腎功能正常，生命體征基本正常；無嚴重過敏體質。

       技術優(yōu)勢：

       多靶向、打擊精準：它既可以利用腫瘤蛋白質抗原，又可利用糖脂類非蛋白質抗原，擴大了腫瘤抗原靶點范圍，作用過程不受MHC的限制。也因此CAR-T細胞能克服腫瘤細胞通過下調(diào)MHC分子表達以及降低抗原遞呈等免疫逃逸；

       范圍廣：針對某一種腫瘤抗原的CAR基因構建一旦完成，便可以被廣泛利用；

       作用持久：現(xiàn)在新一代CAR-T結構中加入了促進T細胞增殖與活化的基因序列，能保證T細胞進入體內(nèi)后還可以增殖，CAR-T細胞具有免疫記憶功能，可以長期在體內(nèi)存活。

       不良反應：主要是細胞因子釋放綜合征。此外還有低丙種球蛋白血癥、出血發(fā)作、心動過速、腹瀉、嘔吐和譫妄等。細胞因子釋放綜合征的患者通常會經(jīng)歷不同程度的類似流感癥狀，有高燒、惡心、肌肉疼痛。不同的程度細胞因子釋放綜合征有不同的緩解治療方法，比較嚴重的情況使用托珠單抗一般就能得到比較好的緩解治療。

       04

       小結

       “120萬一針”的CAR-T藥物在治療癌癥方面有著不俗的表現(xiàn)，引起人們關注的不僅僅因為其“天價”，更多是因為這樣的藥物為人類戰(zhàn)勝癌癥帶來了曙光，接下來能否開發(fā)出療效更強、成本更低的藥物，讓我們拭目以待。

       致謝

       首先感謝尊敬的吳興新老師如此用心地安排課程以及學生匯報主題，帶領同學們進入充滿神奇冒險的藥學世界。同時感謝每一個小組呈現(xiàn)的精彩匯報，每一堂課我們都受益匪淺。

       在最后，我們還想感謝在嵌合抗原受體技術領域以及阿基侖賽藥物開發(fā)過程中做出巨大貢獻的科學家們，是他們的努力為眾多患者帶去了生存的希望。雖然阿基侖賽目前由于天價讓人聞之退卻，但我們可以預料到的是，在未來，成熟的技術、蓬勃的市場將使其逐漸平民化，造福更多百姓。

       關于筆者

       尋藥真理團

       他們是南京大學新藥研發(fā)策略課程的學生，本篇為該課程中新藥8組學生成員共同完成。

       他們朝氣蓬勃、他們斗志昂揚，他們腳踏實地學習新藥研發(fā)知識，他們堅信吾愛吾師吾更愛真理。

       他們是新一代醫(yī)藥行業(yè)接班人，他們是新藥研發(fā)領域的未來之光！

       *本文僅為學術內(nèi)容交流，不構成任何用藥建議！

       參考文獻：

       [1] Batlevi Connie Lee,Matsuki Eri,Brentjens Renier J,Younes Anas. Novel immunotherapies in lymphoid malignancies.[J]. Nature reviews. Clinical oncology,2016,13(1).

       [2] Teresa R. Abreu, Nuno A. Fonseca, Nélio Gon?alves, Jo?o Nuno Moreira,Current challenges and emerging opportunities of CAR-T cell therapies,Journal of Controlled Release,Volume 319,2020,Pages 246-261.

       [3] Larson RC, Maus MV. Recent advances and discoveries in the mechanisms and functions of CAR T cells. Nat Rev Cancer. 2021 Mar;21(3):145-161.

       [4] Teresa R. Abreu, Nuno A. Fonseca, Nélio Gon?alves, Jo?o Nuno Moreira,Current challenges and emerging opportunities of CAR-T cell therapies,Journal of Controlled Release,Volume 319,2020,Pages 246-261.