新浪登录
腾讯登录基因编辑技术驱动肿瘤T细胞疗法的研发
| 导读 | 随着基因技术的迅速发展，其已经变不了全球的学术实验室，接下来，其也将在治疗领域产生重大的影响。尽管其直接应用于临床治疗，目前来看还不太可能，但是已经证明，其将会是癌症治疗领域中，最有希望的疗法-T细胞疗法不可或缺的部分。 |
在过去的一年中，医药行业的主要参与者已经形成了一个联盟，希望获得基因编辑专家的帮助，来研发抗原受体（CAR）T细胞。这些免疫系统衍生的细胞杀手，通过基因改造使其表达受体，从而能够识别和消除癌细胞。
“在过去几年中，一些用CAR-T细胞的实验取得了良好的临床效果，这是其他药物所没有取的过的成功，特别是在血液癌中，”强生生物研究所主任Robert Friesen这样说道。“这种疗法用来治疗各种癌症，将会是一个非常有希望和效果的方法。”
因为具有很多靶标受体，CAR-T细胞能够工程改造后，靶向很多种类的癌症-甚至还有证据表明，其也可以用于治疗实体瘤。但是在目前为止，他们仅仅只能自体治疗，即先从病人体内分离T细胞，然后根据肿瘤进行工程改造，再扩大培养，之后再重新输入患者体内。如果T细胞来自另一个病人，那么这些T细胞就有可能会诱导身体反抗，包括移植物抗诉祝病（GVHD）。
“从操作的角度来看，这几乎是异常噩梦，” Friesen说道自体移植CAR-T疗法的时候难掩失望。“这是一个巨大的困难，并且并不仅仅是一个商业命题。”
总部位于巴黎的公司Janssen和Cellectis近期都在纽约开设了CAR-T细胞研究中心，其打算开发一个现成的，或者说是异体的CAR-T细胞产品，这种产品不会造成GHVD。为了实现这个目标，他们需要设计修正这些细胞，使其在体内不攻击身体细胞，反之亦然，而他们之所以做出这个大胆的决定，主要的依靠就是基因编辑技术。Janssen最近与Transposagen合作使用CRISPR/Cas9，然而Cellectis计划走一条不同的路线，使用转录激活因子样作用核酸酶（TALENs）来实现这个目标。
CAR-T细胞最早是由国家癌症研究所的学术研究机构和丙烯法尼亚大学佩雷尔曼医学院研发的。2013年，宾夕法尼亚大学的研究人员报告说，针对小二急性淋巴细胞白血病（ALL）的CAR-T细胞治疗，使22名患者中的19名得到了完全缓解。这个特定的疗法靶标是CD19，这是一种B细胞表面存在的蛋白。而诺华制药该疗法的一些临床实验正在进行，根据已经发表的结果，其取得了一些可喜的成果。
诺华生物医疗研究所的Phil Gotwals说道，该公司正在研究CRISPR和其他可用于下一代T细胞疗法的基因编辑技术，但是其拒绝进一步透露相关信息。
其他已经宣布CAR-T细胞项目的公司包括Kite，Bluebird，和Sangamo Biosciences。Sangamo正在试图通过工程化的T细胞来清除HIV，其使用的技术是其独有的锌指核酸酶基因编辑技术。
为了不落人后，Janssen和强生的一个部门在2014不啊不11月签署了Transposagen的协议，获得了CRISPR技术的使用权。
现在，Friesen说，Janssen现在处于其三步计划中的第一步：找到合适的工程化的T细胞，其需要有足够的再生能力，能够在很长一段时间中在培养基中不断生长。只有这样，才能够使CRISPR在其体内发生作用。
为了避免宿主杀死引入的细胞，Friesen说Janssen需要清除T细胞表明作为边界的已经确定的标记物，即人类白细胞抗原（HLA）蛋白。“我们需要利用我们获得的donor载体来修补这些细胞的HLA分子，”他说。Janssen将使用CRISPR来敲除整个HLA二型分子的表达。“我们知道这是可能的，并且可能已经完成了。你的T细胞功能并不依赖于这些分子。”
然而，这里还存在1型HLA蛋白，这种蛋白不能从T细胞中不分青红皂白的敲除。如果没有HLA分子，免疫系统也会认为这些细胞是外源的，Friesen说。“这是十分困难的。我们必需平衡，即我们一方面需要减少T细胞表明的HLA分子的数量。另一方面，我们还要保证其不被识别为外源物质。”
Friesen补充道，当实际添加能够允许T细胞杀死癌细胞的受体的时候，他们计划使用CRISPR带引入CAR受体。Friesen虽然还没有任何靶标，但是其表示，这仅仅是开始，在最近的几个月他们会和Transposagen进行几次商讨。
但是Janssen-和其他任何将使用CRISPR系统改造T细胞的人一样-都有可能会遇到问题。
“这是一个可以用于经费不充足的实验室的新技术，但是其还不能成为一个工业治疗实验室的技术，”他说。“这个技术现在还没有准备好。”
Cellectis计划使用TALENs来研发T细胞疗法，这种技术其已经从明尼苏达大学获得了独家许可。TALENs技术的发明人Dan Voyntas教授正是Cellectis植物科学部分的负责人。
但是Choulika公司表示，该公司出于各种原因更倾向于TALENs技术。“我们尝试了所有的技术- Meganucleases，ZFNs，CRISPR。我们通过基准测试比较不同的技术。”他补充说，TALENs在改造的CAR-T细胞的一系列重要指标中，都取得了优异的成绩。
“基因编辑最大的困难是如何在体内量化，” Choulika说。当Cellectis在2010年决定进入CAR-T细胞领域时，其从Cyto Pulse获得了量化技术，这可以有效的将TALENs加载到没有杀死他们的T细胞中。
然而，更重要的是，CRISPR/Cas9的好处就是他的灵活性和廉价性，这和Cellectis的改造CAR-T细胞的计划并不契合。不像Janssen计划敲除许多HLA以防止GVDH，Cellectis只打算针对1个基因，即TCR α链。
Choulika说，Cellectis使用TALENs获得TCR α的有效敲除效率为80%-95%。Cellectis检测了CRISPR/Cas9的敲除效率，大概是25%，所以任何节约成本的方法都有可能会降低效率。
现阶段CRISP/Cas9技术发展的另一个问题是脱靶效应。“你能够获得你需要的基因敲除，但是T细胞可能会损失另一个基因，而这个基因可能会使T细胞扩增。失去这个基因的大多数T细胞是无法扩增的，” Choulika说。
“细胞中的大多数基因都是参与细胞复制和分裂的，”他说。“大多数情况下，一个参与分裂的基因可能会被脱靶效应敲除，而脱靶效应是该技术的一个弊端，因为我们需要T细胞大量繁殖之后在重新输入回病人体内。”
Cellectis公司在研发过程中已经有了一些现成的针对CD19的T细胞，该公司希望在今年晚些时候能够进入临床实验。它还拥有针对淀粉样白血病和多发性骨髓瘤的产品，也希望在未来几年能够进入临床实验。
该公司感兴趣的一个领域是引入多基因编辑的T细胞。Cellectis有12个自己正在研发的靶向受体，与辉瑞合作的有13个。一些癌症细胞能够通过表达PDL1来避免自己被清除，而PDL1是一个检查受体，其能够与T细胞上的PD-1结合。因此敲除PD1基因将会使这种隐身策略失效。
但是Choulika表示，这需要引入更多的改造，随着改造的靶标越来越多，敲除效率将会下降，这是整个研究领域需要解决的问题。
“在过去几年中，一些用CAR-T细胞的实验取得了良好的临床效果，这是其他药物所没有取的过的成功，特别是在血液癌中，”强生生物研究所主任Robert Friesen这样说道。“这种疗法用来治疗各种癌症，将会是一个非常有希望和效果的方法。”
因为具有很多靶标受体，CAR-T细胞能够工程改造后，靶向很多种类的癌症-甚至还有证据表明，其也可以用于治疗实体瘤。但是在目前为止，他们仅仅只能自体治疗，即先从病人体内分离T细胞，然后根据肿瘤进行工程改造，再扩大培养，之后再重新输入患者体内。如果T细胞来自另一个病人，那么这些T细胞就有可能会诱导身体反抗，包括移植物抗诉祝病（GVHD）。
“从操作的角度来看，这几乎是异常噩梦，” Friesen说道自体移植CAR-T疗法的时候难掩失望。“这是一个巨大的困难，并且并不仅仅是一个商业命题。”
总部位于巴黎的公司Janssen和Cellectis近期都在纽约开设了CAR-T细胞研究中心，其打算开发一个现成的，或者说是异体的CAR-T细胞产品，这种产品不会造成GHVD。为了实现这个目标，他们需要设计修正这些细胞，使其在体内不攻击身体细胞，反之亦然，而他们之所以做出这个大胆的决定，主要的依靠就是基因编辑技术。Janssen最近与Transposagen合作使用CRISPR/Cas9，然而Cellectis计划走一条不同的路线，使用转录激活因子样作用核酸酶（TALENs）来实现这个目标。
CAR-T细胞最早是由国家癌症研究所的学术研究机构和丙烯法尼亚大学佩雷尔曼医学院研发的。2013年，宾夕法尼亚大学的研究人员报告说，针对小二急性淋巴细胞白血病（ALL）的CAR-T细胞治疗，使22名患者中的19名得到了完全缓解。这个特定的疗法靶标是CD19，这是一种B细胞表面存在的蛋白。而诺华制药该疗法的一些临床实验正在进行，根据已经发表的结果，其取得了一些可喜的成果。
诺华生物医疗研究所的Phil Gotwals说道，该公司正在研究CRISPR和其他可用于下一代T细胞疗法的基因编辑技术，但是其拒绝进一步透露相关信息。
其他已经宣布CAR-T细胞项目的公司包括Kite，Bluebird，和Sangamo Biosciences。Sangamo正在试图通过工程化的T细胞来清除HIV，其使用的技术是其独有的锌指核酸酶基因编辑技术。
为了不落人后，Janssen和强生的一个部门在2014不啊不11月签署了Transposagen的协议，获得了CRISPR技术的使用权。
现在，Friesen说，Janssen现在处于其三步计划中的第一步：找到合适的工程化的T细胞，其需要有足够的再生能力，能够在很长一段时间中在培养基中不断生长。只有这样，才能够使CRISPR在其体内发生作用。
为了避免宿主杀死引入的细胞，Friesen说Janssen需要清除T细胞表明作为边界的已经确定的标记物，即人类白细胞抗原（HLA）蛋白。“我们需要利用我们获得的donor载体来修补这些细胞的HLA分子，”他说。Janssen将使用CRISPR来敲除整个HLA二型分子的表达。“我们知道这是可能的，并且可能已经完成了。你的T细胞功能并不依赖于这些分子。”
然而，这里还存在1型HLA蛋白，这种蛋白不能从T细胞中不分青红皂白的敲除。如果没有HLA分子，免疫系统也会认为这些细胞是外源的，Friesen说。“这是十分困难的。我们必需平衡，即我们一方面需要减少T细胞表明的HLA分子的数量。另一方面，我们还要保证其不被识别为外源物质。”
Friesen补充道，当实际添加能够允许T细胞杀死癌细胞的受体的时候，他们计划使用CRISPR带引入CAR受体。Friesen虽然还没有任何靶标，但是其表示，这仅仅是开始，在最近的几个月他们会和Transposagen进行几次商讨。
但是Janssen-和其他任何将使用CRISPR系统改造T细胞的人一样-都有可能会遇到问题。
“这是一个可以用于经费不充足的实验室的新技术，但是其还不能成为一个工业治疗实验室的技术，”他说。“这个技术现在还没有准备好。”
Cellectis计划使用TALENs来研发T细胞疗法，这种技术其已经从明尼苏达大学获得了独家许可。TALENs技术的发明人Dan Voyntas教授正是Cellectis植物科学部分的负责人。
但是Choulika公司表示，该公司出于各种原因更倾向于TALENs技术。“我们尝试了所有的技术- Meganucleases，ZFNs，CRISPR。我们通过基准测试比较不同的技术。”他补充说，TALENs在改造的CAR-T细胞的一系列重要指标中，都取得了优异的成绩。
“基因编辑最大的困难是如何在体内量化，” Choulika说。当Cellectis在2010年决定进入CAR-T细胞领域时，其从Cyto Pulse获得了量化技术，这可以有效的将TALENs加载到没有杀死他们的T细胞中。
然而，更重要的是，CRISPR/Cas9的好处就是他的灵活性和廉价性，这和Cellectis的改造CAR-T细胞的计划并不契合。不像Janssen计划敲除许多HLA以防止GVDH，Cellectis只打算针对1个基因，即TCR α链。
Choulika说，Cellectis使用TALENs获得TCR α的有效敲除效率为80%-95%。Cellectis检测了CRISPR/Cas9的敲除效率，大概是25%，所以任何节约成本的方法都有可能会降低效率。
现阶段CRISP/Cas9技术发展的另一个问题是脱靶效应。“你能够获得你需要的基因敲除，但是T细胞可能会损失另一个基因，而这个基因可能会使T细胞扩增。失去这个基因的大多数T细胞是无法扩增的，” Choulika说。
“细胞中的大多数基因都是参与细胞复制和分裂的，”他说。“大多数情况下，一个参与分裂的基因可能会被脱靶效应敲除，而脱靶效应是该技术的一个弊端，因为我们需要T细胞大量繁殖之后在重新输入回病人体内。”
Cellectis公司在研发过程中已经有了一些现成的针对CD19的T细胞，该公司希望在今年晚些时候能够进入临床实验。它还拥有针对淀粉样白血病和多发性骨髓瘤的产品，也希望在未来几年能够进入临床实验。
该公司感兴趣的一个领域是引入多基因编辑的T细胞。Cellectis有12个自己正在研发的靶向受体，与辉瑞合作的有13个。一些癌症细胞能够通过表达PDL1来避免自己被清除，而PDL1是一个检查受体，其能够与T细胞上的PD-1结合。因此敲除PD1基因将会使这种隐身策略失效。
但是Choulika表示，这需要引入更多的改造，随着改造的靶标越来越多，敲除效率将会下降，这是整个研究领域需要解决的问题。
“我们仍然走在这项技术的前面，尽管我们面临各种阻碍，但是事实上，遇到阻碍并不意味着你不能克服这些阻碍。我们相信，我们能够找到成功之路。” Choulika说。“基因编辑技术就是将T细胞疗法带入21世纪的最好的工具。”（转化医学网360zhyx.com）
以上为转化医学网原创翻译整理，如需转载，请联系info@360zhyx.com 。
评论：
共有 1 条评论
-
游客2015-05-04 21:10:54还很漫长
加载更多
正在加载没有更早的了