T細(xì)胞免疫療法CAR-T原理和T細(xì)胞激活增殖的輔助刺激分子

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CAR-T，全稱是Chimeric Antigen Receptor T-Cell Immunotherapy，嵌合抗原受體T細(xì)胞免疫療法。這是一個(gè)出現(xiàn)了很多年，但是近幾年才被改良使用到臨床上的新型細(xì)胞療法。和其它免疫療法類似，它的基本原理就是利用病人自身的免疫細(xì)胞來清除癌細(xì)胞，但是不同的是，這是一種細(xì)胞療法，而不是一種藥。

我們都知道，各種腫瘤療法的主要區(qū)別在于對(duì)腫瘤殺傷的方式不同，有的是希望能直接殺傷腫瘤細(xì)胞（化療放療），有的是希望將腫瘤直接去除使其無法擴(kuò)散（手術(shù)），有的是希望減少腫瘤的營養(yǎng)來源抑制其生長（各類抗微血管生長藥物），有的是希望通過加強(qiáng)自身免疫力和特異性識(shí)別來達(dá)到殺傷腫瘤的效果，比如CAR T細(xì)胞。

 
一、作用機(jī)制
顧名思義，CAR T cell仍然是通過人體自身的特異性識(shí)別的T細(xì)胞來進(jìn)行殺傷的。
首先我們要知道正常地T細(xì)胞是如何發(fā)揮作用的。對(duì)于腫瘤來說，我們自身免疫系統(tǒng)發(fā)揮殺傷作用的主要是T細(xì)胞。T細(xì)胞就像我們的*一樣，駐守在體內(nèi)，隨時(shí)準(zhǔn)備出動(dòng)。
那么體內(nèi)幾億個(gè)細(xì)胞，就像我們的國家有十幾億人口一樣。

這個(gè)主要是靠抗原遞呈細(xì)胞（APC），這就是負(fù)責(zé)日常檢查每個(gè)人的公檢法部門。它的表面有許多用于識(shí)別細(xì)胞表面抗原的MHC分子，就像平時(shí)潛伏在人民群眾中的特務(wù)
 
等抓到人之后，由于這屬于特殊人群，就要交給*處理。*也有專門負(fù)責(zé)與MHC*們交接的人，我們稱之為T細(xì)胞受體（TCR）。
但是問題來了，這幫當(dāng)兵的大老粗只會(huì)砍人，交接過程中的各種文書工作簡直要他們命，所以每次還得帶上倆文員來與MHC*們負(fù)責(zé)核對(duì)，這倆文員分別叫CD4和CD8。
然后，TCR大頭兵們就會(huì)把犯人放在*的傳達(dá)室中暫留，驗(yàn)明正身、籍貫、家庭、是不是處男、有沒有痔瘡和口腔潰瘍等奇奇怪怪的問題之后，才會(huì)押入軍營集中管理。
這個(gè)看守所，叫做CD3。
 
但是后來發(fā)現(xiàn)情況不對(duì)了，CD4和CD8倆文員以及MHC*累成狗了都交接不完，公檢法方面和*方面只好又排出許多這樣的人來幫他們交接，增快效率，這些我們稱為共刺激分子，比如zui經(jīng)典的B7/CD28家族。
 
經(jīng)過一番折騰，終于把人全部弄進(jìn)去了，到了*里，一發(fā)現(xiàn)有新犯人來了，那家伙，瞬間通過各種不同的傳達(dá)方式，增殖許多T細(xì)胞，涌向了車分子，然后…
 
但是腫瘤細(xì)胞比較喪心病狂，它把自己指紋給毀了，所以呆萌的MHC*叔叔們也不會(huì)覺得它是壞人，于是可以安心搞破壞。

而CAR作為一種新型檢測方式
zui重要的是，它的檢測部分ScFv（下面會(huì)講），體積微小易于攜帶，全程傻瓜式操作，*不需要經(jīng)過公檢法和TCR大兵，CD3里的傳達(dá)室（名叫ζ鏈）可以直接帶著上路抓人。正所謂“簡政放權(quán)”。

為了方便辦各種收犯人的手續(xù)，傳達(dá)室直接抓著CD4./CD8倆倒霉文員一起上路。但是這倆哥們沒了好友MHC和TCR總覺得心神恍惚，效率極低，這是*代CAR
于是傳達(dá)室果斷把他們踹掉，拉來了一起來幫忙辦事的CD28，效果就好多了，這是第二代CAR
后來他們覺得還是慢，又找了些一起辦事的比如CD137之類，每次帶倆文員出門，效果拔群，這是第三代CAR
 
所以簡單總結(jié)下，CAR的優(yōu)點(diǎn)在于：
1、CAR能非MHC依賴性識(shí)別腫瘤抗原，不需要經(jīng)過APC。

2、腫瘤表面蛋白類和脂類抗原都可以作為靶點(diǎn)

3、有共刺激分子（如CD28），能有效增強(qiáng)T細(xì)胞增殖。
 

二、分子結(jié)構(gòu)
這種識(shí)別功能源自于免疫球蛋白。
學(xué)過免疫的都知道，免疫球蛋白是“Y”字型結(jié)構(gòu)，Y的兩臂頂端是可變區(qū)，其他是恒定區(qū)，可變區(qū)是識(shí)別抗原的部位所在。
因此，CAR的理念就在于，直接把可變區(qū)扒下來制作探測器，其他亂七八糟的全部丟掉，輕裝上陣！
這種只有可變區(qū)的部位，我們叫做單鏈抗體ScFv，是目前能獲得的zui小的具有特異性識(shí)別功能的分子，大小為28KD
 
這玩意加上文員CD28，再加上傳達(dá)室ζ鏈，共同組成了CAR。
 

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三 臨床應(yīng)用
臨床應(yīng)用的報(bào)道是2008年，在Nature medicine上報(bào)道了使用CART細(xì)胞治療11例兒童成纖維神經(jīng)瘤，6例好轉(zhuǎn)的報(bào)道。
目前的臨床應(yīng)用，主要集中在白血病上，針對(duì)的是CD19、CD20、CD22三個(gè)靶向位點(diǎn)。
現(xiàn)在使用的方法，主要是將患者的外周血PBMC抽出，加入CAR培養(yǎng)，達(dá)到目標(biāo)濃度后回輸，發(fā)揮效應(yīng)。但問題在于，將CAR轉(zhuǎn)染的這一步效率是否能達(dá)到目標(biāo)濃度（1*10^9以上，各中心可能有差別）。
細(xì)胞常用的轉(zhuǎn)錄方法有4種，分別是：
慢病毒法
反轉(zhuǎn)錄病毒法
電穿孔法
轉(zhuǎn)座子法

轉(zhuǎn)座子法大概是因?yàn)樾侍停瑳]什么人用。
反轉(zhuǎn)錄病毒就是HIV減毒后的病毒載體，考慮到安全性問題，大家也都不傾向于使用。
那么目前來看，大概就是主要就集中在慢病毒與電穿孔法的優(yōu)劣之爭上。前者是病毒載體，后者則是物理手段。
優(yōu)劣大致如下：
 
在臨床實(shí)踐中，電穿孔法效率較低的缺點(diǎn)是非常嚴(yán)重的。
在某個(gè)針對(duì)白血病患者使用靶向CD20的CART治療實(shí)驗(yàn)中，發(fā)現(xiàn)有大約1/4的患者在體外培養(yǎng)五個(gè)月后仍然無法達(dá)到治療濃度。而即使達(dá)到治療濃度的部分，也需要花費(fèi)兩個(gè)月至三個(gè)半月不等的時(shí)間，時(shí)間成本非常高昂。
 

與之相反，慢病毒轉(zhuǎn)染則是成為了CAR臨床應(yīng)用zui出名的案例，其*就是費(fèi)城兒童醫(yī)院（CHOP）的June教授所帶領(lǐng)的小組。
在2011和2013年，他先后在NEJM上發(fā)表了個(gè)案報(bào)道，描述了運(yùn)用CAR-T細(xì)胞治療慢性和急性白血病的病例，效果都十分不錯(cuò)。
而就在今年的10月19日，他又發(fā)布了數(shù)據(jù)，30例兒童白血病患者有27位得到了充分緩解。（未在圖中列出）
 
但是CART也并不是那么。盡管受限于目前病例數(shù)量，我們無法得出一個(gè)系統(tǒng)的結(jié)論，但是各種臨床常見的腫瘤治療副反應(yīng)它都有，更關(guān)鍵的是，它容易出現(xiàn)誤傷現(xiàn)象，識(shí)別失誤導(dǎo)致攻擊正常細(xì)胞，稱為“脫靶效應(yīng)”。
在2010年，先后有兩例報(bào)道，分別報(bào)道了結(jié)腸癌遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移患者于白血病患者均因?yàn)槊摪行?yīng)而造成死亡，也直接促使美國重組DNA委員會(huì)（RDAC）召開會(huì)議針對(duì)性研究，要求減少劑量，推動(dòng)第二代與第三代CAR的運(yùn)用。

總結(jié)下，CAR臨床運(yùn)用的障礙就是：
1、早期殺傷力與特異性不強(qiáng)
2、轉(zhuǎn)錄方式的選擇問題
3、副作用仍不能忽視
4、還有個(gè)文中沒寫的，價(jià)格十分昂貴，市場化后保守估計(jì)也得30-50萬美元。

近年來突飛猛進(jìn)的原因，大致就是上述幾點(diǎn)不斷改進(jìn)，以及各大藥廠開始砸錢進(jìn)入。

四、其他
CAR的運(yùn)用潛能非常巨大，現(xiàn)在也成為了各大藥廠爭奪的對(duì)象。
由于其ScFv*的設(shè)計(jì)，可以成為許多不同的運(yùn)用，比如在納米微球上綁定ScFv，可以成為Pet-CT掃描的顯影劑，甚至成為超聲的顯影劑。
同樣，在各種已知的靶向治療藥物上綁定ScFv，可以提高特異性。
而靶向的選擇也非常有意思，針對(duì)腫瘤特異性的問題，有的人甚至特別提出了使用腫瘤標(biāo)志物作為識(shí)別抗原。腫瘤標(biāo)志物殘留在腫瘤細(xì)胞上的部分作為攻擊靶點(diǎn)，目前已經(jīng)有動(dòng)物實(shí)驗(yàn)，比如CA125。
 
同為免疫過繼治療，之前很火的DC-CIK在CAR-T出現(xiàn)之后逐漸沉寂，二者方式幾乎一樣，但是CAR-T無需抗原遞呈細(xì)胞的特性決定了它不可撼動(dòng)的優(yōu)勢。
 

五、總結(jié)
但是想像天花那樣*消滅腫瘤，或者像結(jié)核那樣*治愈腫瘤，很遺憾，我個(gè)人預(yù)計(jì)50年內(nèi)是沒啥太大希望的。
 

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