CAR-T免疫细胞疗法行业深度报告:因病制宜_抗癌战场的尖兵锐器.docx
《CAR-T免疫细胞疗法行业深度报告:因病制宜_抗癌战场的尖兵锐器.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《CAR-T免疫细胞疗法行业深度报告:因病制宜_抗癌战场的尖兵锐器.docx(48页珍藏版)》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。
1、CAR-T免疫细胞疗法行业深度报告:因病制宜_抗癌战场的尖兵锐器1、 免疫细胞疗法:抗癌战场的尖兵锐器细胞治疗是指通过生物工程技术,利用患者自体或异体某些具有特定功能的细胞 特性,经体外扩增、特殊培养处理后,使这些细胞具有增强免疫、杀死病原体和 肿瘤细胞的功能,从而达到治疗疾病的目的。根据使用细胞标的的不同,细胞治疗分为:免疫细胞治疗和干细胞治疗。免疫细胞疗法:采集人体自身免疫细胞如 T 细胞、NK 细胞、B 细胞和 DC 细胞等,经过体外改造、培养,使其数量扩增成千倍或增加其靶向杀伤能 力,然后再回输到患者体内,打破免疫耐受的同时,激活增强机体免疫力, 达到杀灭血液及组织中病原体、肿瘤细胞的
2、目的。干细胞疗法:将健康的干细胞移植到患者体内,修复、替换受损细胞及组 织从而治愈疾病。临床上常使用的干细胞种类有:间充质干细胞、造血干 细胞、神经干细胞以及皮肤干细胞等。2012 年 1 月原卫生部叫停了中国大陆境内所有的干细胞治疗研究,20042012 年间药监局受理的 10 项干细胞新药注册申请被全部清零,使干细胞药物开发回 到原点。直至 2018 年 6 月,国家药监局才开始重新受理有关干细胞疗法的临床 注册申请,重启干细胞治疗在临床上的应用。因此截至 2022 年 3 月,我国还未 有一款干细胞治疗药品获批上市,市场较不成熟,投资价值有限,故本报告重点 对细胞治疗中免疫细胞疗法进行探
3、讨。广义的肿瘤免疫治疗可被分为非特异性和肿瘤抗原特异性两大类。其中,非特异 性肿瘤治疗主要是非特异性免疫刺激和免疫检验点阻断;而特异性肿瘤治疗则包 括肿瘤疫苗和免疫细胞疗法。这四类疗法的机理及特点如下:免疫细胞疗法最早可追溯至 1976 年科学家 Morgan 利用白介素-2(IL-2)诱导 LAK(Lymphokine Activated Killer)细胞治疗黑色素瘤、肺癌等多种恶性肿瘤。 之后,历经 TIL、CIK 等疗法,最终迎来了新一代 CAR 以及 TCR 技术,临床显 示二者在抗肿瘤领域具有卓越的治疗效果。随 2017 年 8 月 FDA 批准诺华用于 治疗急性淋巴细胞白血病的
4、Kymriah 上市,免疫细胞疗法正式进入高速发展阶 段。目前,国内外研究热度高且已取得重大进展的免疫细胞疗法主要分为 4 类:TIL (肿瘤浸润淋巴细胞,Tumorinfiltratinglymphocytes)疗法、CAR-T(嵌合抗 原受体,Chimeric Antigen Receptor)疗法、CAR-NK 疗法以及 TCR(工程 T 细胞受体,T-cell receptor)疗法。1.1、 CAR-T 细胞疗法:血液瘤领域治疗优势凸显1.1.1、结构及机理CAR-T 细胞的结构主要包括:抗原受体结构(single-chainvariable fragment, ScFv);Spac
5、er 结构域(或 Hinge 结构域);跨膜结构域(Transmembrane Domain);共刺激分子序列(细胞内信号序列,ITAMs)。正常 T 细胞在行使杀伤作用前会与靶细胞结合,并在结合区形成免疫突触。同 样地,CAR-T 细胞也会靶向肿瘤细胞,并与靶细胞形成类似的免疫突触并启动免 疫反应。其主要通过以下三种机制杀伤肿瘤细胞: CAR-T 细胞分泌穿孔素和颗粒酶,穿孔素可以在肿瘤细胞表面“打洞”,随 后颗粒酶被输送至肿瘤细胞内部,通过物理作用直接杀伤肿瘤细胞或诱导肿 瘤细胞发生凋亡; CAR-T 细胞表面会高表达 TNF(肿瘤坏死因子)配体,这些配体可以诱导肿 瘤细胞凋亡; CAR-
6、T 细胞会分泌特定的细胞因子,这些细胞因子可以加强 CAR-T 细胞的 活性,进而改变肿瘤微环境,增强抗肿瘤活性。1.1.2、结构优化历程从 2002 年起,许多科学家致力于修饰、改造 CAR-T 结构的胞内信号转导区,以 进一步提高治疗效果。根据“共刺激分子序列”结构的不同,CAR-T 细胞可分以 下五代: 第一代:只有一个胞内信号组分(CD3或 FcR),T 细胞可被活化但无法 增殖,疗效甚微。 第二代:添加了共刺激结构域 CD28(代表产品:Yescarta)或 4-1BB(代 表产品:Kymriah)。 含有 CD28-CD3 结构域的 CAR-T 细胞:展现出更快更强的信号转导,可迅
7、速分 化为效应 T 细胞; 含有 4-1BB-CD3 结构域的 CAR-T 细胞:可分化出在体内持续时间更长的记忆 T 细胞。 第三代:含有两个共刺激结构域、三个胞内信号组分(CD3、CD28、4-1BB 或 OX40)。三代 CAR 结构使细胞具有更强的肿瘤抑制、裂解能力。 第四代:添加了自杀基因,可在具有免疫抑制性的肿瘤微环境中释放促炎性 因子,从而招募并活化更多的免疫细胞、增强免疫反应。 第五代:通用型 CAR-T 细胞,突破个体限制,实现规模化生产和治疗。包括: 通用 CAR 设计和通用 T 细胞设计。1.1.3、产品获批上市及临床进展截至 2022 年 3 月末,CAR-T 产品中已
8、有 6 款获 FDA 批准上市,2 款由中国国家 食药监总局(NMPA)批准上市,多个临床项目正稳定推进中。1.1.4、治疗优势卓越的治疗潜力。由于部分患者因抗药性而未能对治疗起反应或更容易复发, 导致传统治疗方案无法根治肿瘤疾病。临床研究表明 CAR-T 疗法通过其作用机 理能够克服以上困难,并有望完全根除待解决的表达肿瘤相关抗原的细胞,包括 肿瘤细胞及肿瘤干细胞,从而产生疗效。因此,CAR-T 细胞疗法可以成为过往治 疗失败的患者的有效治疗方案; 独特的治疗方式。CAR-T 细胞于注入患者体内时是活细胞,其能够在患者体 内增殖。与摄入后经患者代谢并相对快速地从体内清除的其他化学药物或生物制
9、 剂相比,CAR-T 细胞可在患者体内维持数周或数月,减少了患者接受多剂量治疗 的需要,降低了不良反应发生的风险,并使患者产生更好的耐受性。 优异的治疗效果。 CAR-T 细胞疗法已显示出比其他治疗方案更适合靶向特 定疾病或按所需功能定制的潜力。CAR-T 细胞通过其 CAR 结构,能够特异性靶 向多个肿瘤相关靶点,进而更精确地靶向不同肿瘤细胞。临床研究表明,细胞治 疗产品 Yescarta(Kite/ 吉利德)治疗大 B 细胞淋巴瘤的 ORR (overallresponserate,总缓解率)为 82%;Kymriah(诺华)治疗急性淋巴 细胞白血病的 ORR 为 83%,相比传统治疗方法
10、,其疗效十分显著。1.1.5、常见靶点及适应症由于血液瘤表面具有特异性抗原,因此 CAR-T 疗法主要用于治疗该类疾病,缓 解这类患者病情的进展;而实体瘤因为特异性抗原较少且复杂,因此 CAR-T 疗 法的效果仍不够理想,有待提高。目前,最常使用且最为成熟的靶点为 CD19 和 BCMA。靶点:CD19CD19 是参与 B 细胞活化和增殖的重要膜抗原之一,同时 B 细胞在除浆细 胞阶段外的其他所有阶段均会表达 CD19,因此 CD19 对身体产生最佳免疫 反应至关重要。大部分 B 细胞恶性肿瘤(例如:NHL、ALL 及 CLL)在患 者癌细胞中均表达正常或高水平的 CD19。靶向 CD19 的
11、 CAR-T 通过阻止 BCR 或其他相关配体与 CD19 结合而发挥作 用,同时 CAR-T 细胞可引发 T 细胞的免疫活性。CD19+细胞与 CAR-T 的结 合会激活 T 细胞受体的信号传导级联反应,从而导致体液免疫反应整体受 损,并最终使目标肿瘤细胞裂解。BCMABCMA 是通常在 B 细胞上表达的蛋白质,BCMA 过度表达及活跃与多发性 骨髓瘤(MM)有关。增殖诱导配体(APRIL)或 B 细胞活化因子(BAFF) 配体与受体结合导致骨髓瘤细胞增殖、存活、耐药以及抗凋亡。经由基因 改造后的 CAR 与 BCMA 相互作用,靶向细胞会开始裂解,并导致癌细胞死 亡。适应症:淋巴瘤淋巴瘤是
12、涉及免疫系统淋巴囊肿的血液学癌症,大致可被分为非霍奇金淋 巴瘤(NHL)及霍奇金淋巴瘤(HL)。NHL 由淋巴组织引起的异质性恶性 肿瘤组成,约占淋巴瘤病例的 90%。根据癌细胞的来源,NHL 可以分类为 B 细胞、T 细胞或其他类型的淋巴瘤,其中 B 细胞淋巴瘤病例约占 NHL 亚 型的 85%。目前国内 NHL 主要治疗方案按个别患者状况及不同 NHL 亚型而定,但一 般由单克隆抗体(利妥昔单抗)配合化疗。目前国内 NHL 主要治疗方案按个别患者状况及不同 NHL 亚型而定,但一 般由单克隆抗体(利妥昔单抗)配合化疗。就 DLBCL、FL 及 MCL 而言,目前的治疗方法功效有限,而且难以
13、达到治 愈目的,其问题如下: 虽然新兴靶标药物(如 BTK 抑制剂)可能为患者提供更多治疗手段, 但通常会导致抗药性,这也是靶标疗法的常见缺点。约 50%的 NHL 患 者最终会因抗药性而出现病情恶化,表明需要新的治疗方案; NHL 患者需承受长治疗周期(通常为六至八个周期)并需长期留院, 以便医生观察病情。倘若初步治疗组合无效并须转用不同治疗方法,治 疗期可能更长; 脱靶毒性将引起严重的全身不良反应,有可能导致呕吐、恶心及脱发等 副作用。上述因素可能会让患者承受沉重的经济及生理负担,因此对更安全、有效 的新疗法需求迫切,CAR-T 细胞疗法则向患者提供了治愈率更高的治疗选 择。急性淋巴细胞白
14、血病白血病为一组在骨髓内发展的癌症总称,大多数病例起源于发展中的白细 胞。按癌症的疾病程度(慢性或急性)及位置(淋巴细胞或髓样),白血 病可分为四个主要类别。其中,急性淋巴细胞白血病(ALL)的特征为未成 熟的血细胞数量迅速增加,其中血细胞的 DNA 被破坏,无法成长为正常细 胞。 目前,化疗是 ALL 在不同治疗阶段中最广泛使用的治疗方法,但患者最终 仍会出现耐药现象,且对于复发的 ALL 患者来说,可用的治疗方案有限。 CAR-T 细胞疗法应运而生,将满足该类临床需求。多发性骨髓瘤多发性骨髓瘤(MM)是一种骨髓内浆细胞癌症。浆细胞为产生抗体的白细 胞,对免疫系统至关重要。当健康的浆细胞癌变
15、并失去控制时就会形成骨 髓瘤。MM 通常会导致大范围的骨骼破坏,并伴有溶骨性病变、骨质疏松症 及或病理性骨折,症状为骨痛、血球数量低、血钙水平高及与神经系统 有关的症状。目前,国内主要推荐小分子靶标药物配合化疗用作一线 MM 治疗。中国目前治疗 MM 的方法仍存在诸多挑战及限制: MM 仍然无法治愈,且随着病情发展伴有各类严重并发症,使病情难以 控制; 目前疗法通常会导致严重的副作用且较长的治疗周期。 综上,对于患有复发性及难治性疾病的患者而言,传统疗法的效果并不理 想,需要依靠 CAR-T 细胞疗法满足未被满足的医疗需求。1.1.6、面临的挑战和潜在的解决方案 安全性问题。与 CAR-T 细
16、胞疗法相关的主要毒性是细胞因子释放综合征 (CRS)。CRS 是向患者输注 CAR-T 细胞后最普遍的毒性问题,由 CAR-T 细胞 诱导的快速免疫激活引起,其最初表现为发热、低血压和炎症,可发展为缺氧和 低血压的毛细血管渗漏,严重危及生命。CRS 的临床症状与 T 细胞活化和高水平的细胞因子有关。其主要解决方案为: 轻度 CRS 通过退热治疗及时评估以排除其他病因,并进行抗生素治疗以避免感染;重度 CRS 采用皮质类固醇、托珠单抗及抗 IL-1 治疗(如阿那白滞素);神 经系统事件用抗癫痫药物处理;感染并发症用抗菌药物治疗,防止中性粒细胞减 少。 适应症有限问题。尽管 CAR-T 疗法在治疗
17、血液恶性肿瘤上取得了可喜进展, 但其在治疗实体瘤过程中仍面临诸多巨大挑战,例如难以识别实体瘤相关抗原、 靶抗原异质性以及 CAR-T 细胞因肿瘤微环境而产生的渗透性及持久性有限。 经济性问题。目前,绝大多数的 CAR-T 细胞都是源于自体的,即高度个性化 的细胞治疗产品要求必须使用患者自身特定的 T 细胞进行制造,因此治疗成本 总是居高不下,并导致接受 CAR-T 细胞疗法的患者数量有限。降低制造成本的解决方案包括部署全自动生产线和利用同种异体 CAR-T 技术, 以弱化 CAR-T 细胞疗法的高度个性化性质从而控制成本。1.1.7、产品生产过程及工艺难点目前,不同公司的自体 CAR-T 细胞
18、产品在生产制备中使用的方法各异,但基本 的生产流程大体类似,主要包括 T 细胞筛选与富集、T 细胞活化、T 细胞基因转 导、T 细胞扩增以及 T 细胞冷冻保存等 5 大步骤。CAR-T 细胞的生产流程环环相扣,任何一环的疏忽都会对最终产品的安全性、纯 度以及效力产生深远影响。目前,CAR-T 产品的每个生产环节都具有许多技术方 法可供选择,难以建立标准化的工艺参数及条件,因此如何制定具有自动化、规 模化且一致化的生产方案任重道远。1.2、 CAR-NK 细胞疗法:更具安全性的治疗新技术目前,NK 细胞(自然杀伤细胞,naturalkillercell)相关的临床研究正在全球广 泛开展中,其主要
19、被用于治疗造血系统恶性肿瘤(如白血病、淋巴瘤和多发性骨 髓瘤等)和实体瘤(如黑色素瘤、巢癌和肺癌等)。由于 NK 细胞在一线免疫 应答中承担关键作用,因此越来越多的研究集中在以 NK 细胞为基础的细胞免疫 治疗上。其中,CAR-NK 细胞疗法既运用了 CAR-T 细胞疗法的研发思路,又发挥了 NK 细胞的生物学特性。通过基因编辑在 NK 细胞内加入 CAR(嵌合抗原受体),从 而形成 CAR-NK 细胞,之后向肿瘤患者回输体外诱导培养的 CAR-NK,在机体内 直接或间接杀伤肿瘤,达到治疗目的。1)CAR-NK 细胞结构及优化历程与 CAR-T 细胞疗法类似,CAR-NK 细胞通常也由三部分组
20、成:胞外抗原结合区 (ScFv)、跨膜结构域以及胞内激活结构域。目前 CAR-NK 的 CAR 结构前后经 历了 6 次迭代,并向更加多元化的方向发展。 第一代:只有一个胞内信号组分(CD3); 第二代:在之前基础上,增加了一个胞内共刺激结构域(DAP10,DAP12, 4-1BB),用以增强信号转导; 第三代:增加了多个胞内共刺激结构域(DAP10,DAP12,4-1BB),进一 步增强了胞内信号转导; 第四代:又称装甲 CAR(Armored CARs),包含分子有效载荷,赋予额外 的特性和功能; 第五代:又称多重特异性靶向 CAR,通过基因修饰技术赋予 CAR-NK 细胞同 时靶向多个肿
21、瘤抗原的能力; 第六代:又称逻辑门控 CAR,同时含有激活 CAR(aCAR)和抑制 CAR(iCAR)。 前者识别肿瘤特异性表位,启动免疫细胞激活;后者检测仅存在于健康组织上的 表位,抑制免疫细胞活化。通过整合这两种信号,逻辑门控 CAR 修饰的 NK 细 胞可以有区别地杀死肿瘤细胞,避免伤害健康组织。 第七代:又称双特异性 CAR,同时具有 FcRIII(CD16A)和肿瘤特异性表位 结合位点。2)CAR-NK 细胞疗法治疗优势 非特异性强。NK 细胞是介导 ADCC(免疫细胞消灭已结合特异性抗体的病 原靶细胞)功能最强的细胞,在联合靶向药进行综合治疗方面具有巨大的潜力; 可杀伤肿瘤干细胞
22、。除去可直接杀死普通癌细胞外,NK 细胞还具有杀伤肿 瘤干细胞的特性,从而抑制肿瘤的生长及扩散,有效防止其复发转移; 抑制肿瘤附近新血管的增生。NK 细胞通过抑制肿瘤附近新血管的增生,从 而限制肿瘤获取养分,阻碍其生长;对病毒感染的细胞具有特别的杀伤能力;分泌-endorphin (脑内啡)。减少癌症患者疼痛,提升生活品质。3)CAR-NK 细胞疗法面临的挑战 可用的供体细胞数量少。单个供体的 NK 细胞数量不足以进行治疗,需要对 NK 细胞进行扩增和激活。此外必须完全清除里面混杂的 T 细胞,以防止 GVHD (移植物抗宿主病)。 构建合适的 CAR。目前的 CARs 是为构建 CAR-T
23、细胞而设计的并不完全适用 于 NK 细胞。 选择合适的方法将 CAR 转化至 NK 细胞。 目前,常用的转染载体有逆转录 病毒载体和慢病毒载体。其中逆转录病毒载体的转染效率高,但会引起插入突变 风险,而慢病毒载体虽然安全性更好,但对外周血 NK 细胞的转染效率低,仅有 20%。因此,亟需发展一种针对 CAR-NK 细胞的、安全实用的转染方法。 NK 细胞对冻融过程敏感。解冻后 NK 细胞的存活率显著降低。加入 IL-2 可 以恢复部分 NK 细胞的活性。为了使细胞冷冻保存成为可行的最佳策略,必须对 冷冻 NK 细胞进行探索。4)与 CAR-T 细胞疗法对比 与 CAR-T 细胞不同,CAR-N
24、K 细胞保留了通过其天然受体识别和靶向肿瘤细 胞的内在能力。因此使用 CAR-NK 靶向治疗时,肿瘤细胞能够逃脱杀伤的可能 性较低; NK 细胞不需要严格的 HLA(人白细胞抗原)匹配,因此 CAR-NK 细胞在数 天至数周内不会发生免疫排斥反应。相较于 CAR-T 疗法,其安全性更好,不会 引起细胞因子释放综合征。 实体肿瘤对抗原依赖型 NK 细胞更加敏感,因此 CAR-NK 在实体瘤的治疗中 更具优势。1.3、 TCR 细胞疗法:攻坚实体瘤的治疗新思路通过筛选和鉴定能够特异性结合靶点抗原的 TCR 序列,将其导入患者的 T 细胞 中进行改造。然后医生再将改造后的 T 细胞回输至患者体内,使
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- CAR 免疫 细胞 疗法 行业 深度 报告 病制宜 抗癌 战场 尖兵
限制150内