CAR-T技術(shù)的誕生及發(fā)展之路

文章來源公眾號(hào)：生物快評(píng)            作者：sw​

Zelig Eshhar (Hebrew: זליג אשחר; February 25, 1941 – July 3, 2025)
Zelig Eshhar，是一名猶太人教授，他生前在以色列魏茨曼科學(xué)研究院（Weizmann Institute of Science）工作，今年6月3號(hào)去世。他出生在1941年2月25日出生于佩塔提克瓦（以色列中央的一座城市），在雷霍沃特長(zhǎng)大學(xué)。他在納哈爾部隊(duì)服役后，加入亞德莫迪凱基布茲，成為一名養(yǎng)蜂人。他先后在耶路撒冷希伯來大學(xué)獲得學(xué)士和碩士學(xué)位，并在魏茨曼科學(xué)研究所取得博士學(xué)位。

在20世紀(jì)80年代，T細(xì)胞如何被有效導(dǎo)向攻擊腫瘤是一個(gè)巨大難題。當(dāng)時(shí)的T細(xì)胞受體只能識(shí)別由主要組織相容性復(fù)合體呈遞的抗原，而癌細(xì)胞經(jīng)常通過下調(diào)MHC來逃避免疫監(jiān)視。

在研究T細(xì)胞受體（TCR）的過程中，Eshhar發(fā)現(xiàn)B細(xì)胞產(chǎn)生的抗體和TCR結(jié)構(gòu)相似，具有恒定區(qū)和可變區(qū)�？贵w能夠特異性識(shí)別抗原，TCR卻只能識(shí)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(xì)胞受體的抗原特異性，介導(dǎo)細(xì)胞殺傷作用。Zelig Eshhar設(shè)想創(chuàng)造一個(gè)全新的受體，它將抗體的特異性與T細(xì)胞的殺傷力結(jié)合起來。這個(gè)受體可以“忽略”MHC，直接識(shí)別腫瘤細(xì)胞表面的抗原。這個(gè)想法是具有非常大的創(chuàng)造性。

1989年：他的團(tuán)隊(duì)在《PNAS》上發(fā)表了里程碑式的論文，描述了如何構(gòu)建這種“嵌合受體”。技術(shù)實(shí)現(xiàn)：他們將一個(gè)單鏈可變片段（源自一個(gè)能識(shí)別特定抗原的抗體的可變區(qū)）與T細(xì)胞受體的激活細(xì)胞內(nèi)信號(hào)域CD3ζ 通過基因工程的方式“縫合”在一起。

他們成功證明了，表達(dá)這種嵌合受體的T細(xì)胞能夠以MHC非依賴性的方式，特異性識(shí)別并殺傷表達(dá)相應(yīng)靶抗原的靶細(xì)胞。這一發(fā)明，被稱為“第一代CAR”，是CAR-T技術(shù)的原型機(jī)。

Zelig Eshhar的第一代CAR-T設(shè)計(jì)，從上圖也可以看出來，面臨了一個(gè)問題，即T細(xì)胞的活化強(qiáng)度低，IL2分泌量少、擴(kuò)增不起來。

在這個(gè)專利中，Michel Sadelian發(fā)現(xiàn)含有CD28-CD3zeta胞內(nèi)的CAR-T細(xì)胞遇到靶細(xì)胞后擴(kuò)增明顯提高。

這篇專利的權(quán)利要求第一條就要求了，嵌合T受體需要包括CD3zeta以及一個(gè)共刺激信號(hào)。

Michel Sadelian（生于1960年），目前是在紐約哥倫比亞大學(xué)的遺傳工程師和細(xì)胞治療學(xué)家。他現(xiàn)任哥倫比亞細(xì)胞工程與治療計(jì)劃（CICET）主任，同時(shí)兼任赫伯特·歐文綜合癌癥中心內(nèi)哥倫比亞大學(xué)歐文醫(yī)學(xué)中心癌癥細(xì)胞治療計(jì)劃主任。

Michel Sadelian曾擔(dān)任紀(jì)念斯隆·凱特琳癌癥中心的史蒂夫與芭芭拉·弗里德曼講席教授、細(xì)胞工程中心創(chuàng)始主任及基因轉(zhuǎn)移與基因表達(dá)實(shí)驗(yàn)室負(fù)責(zé)人。他發(fā)明CAR-T CD28共刺激信號(hào)是在紀(jì)念斯隆·凱特琳癌癥中心研發(fā)的。

同一年，2003年，來自圣裘德兒童研究醫(yī)院的Dario.Campana博士開發(fā)了抗CD19嵌合抗原受體，該受體可用于治療CD19陽性的B細(xì)胞癌，圣裘德兒童研究醫(yī)院于2003年11月申請(qǐng)了專利US60/517507。

第二種則基于CD137（4-1BB）構(gòu)建共刺激結(jié)構(gòu)域，Dario.Campana教授則是在圣裘德兒童研究醫(yī)院（St. Jude Children’s Research Hospital）工作時(shí)設(shè)計(jì)了4-1BB共刺激結(jié)構(gòu)和aCD19-41BB-CD3z，也就是賓夕法尼亞大學(xué)在使用的CD19CAR結(jié)構(gòu)。一般認(rèn)為，CD28所傳遞的活化信號(hào)相較于CD137（4-1BB）更強(qiáng)，可使T細(xì)胞在較短時(shí)間內(nèi)達(dá)到很高的殺傷活性。而CD137（4-1BB）所傳遞的活化信號(hào)則會(huì)更加持久。

因?yàn)槎�代CAR-T技術(shù)讓CAR-T具有了臨床價(jià)值，所以關(guān)于這個(gè)技術(shù)的專利有一場(chǎng)復(fù)雜的專利爭(zhēng)奪案，可以參考《CAR-T專利爭(zhēng)奪案》

早在在20世紀(jì)70-80年代，主流觀點(diǎn)對(duì)利用免疫系統(tǒng)治療晚期實(shí)體瘤持悲觀態(tài)度。Steven A. Rosenberg博士是第一個(gè)用堅(jiān)實(shí)的臨床證據(jù)打破這一觀念的人。他的團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)并純化了白細(xì)胞介素-2，這是一種能驅(qū)動(dòng)T細(xì)胞生長(zhǎng)和增殖的關(guān)鍵細(xì)胞因子。他們開發(fā)了淋巴因子激活的殺傷細(xì)胞療法。方法是從患者體內(nèi)提取淋巴細(xì)胞，在體外用高濃度的IL-2進(jìn)行刺激和擴(kuò)增，形成能非特異性殺傷腫瘤細(xì)胞的LAK細(xì)胞，然后將這些細(xì)胞回輸?shù)交颊唧w內(nèi)，并同時(shí)注射IL-2。在1985年，他在《新英格蘭醫(yī)學(xué)雜志》上發(fā)表論文，報(bào)道了使用體外IL2激活的細(xì)胞療法治療25名對(duì)其他療法無反應(yīng)的晚期癌癥患者，其中11人的腫瘤顯著縮小。這是人類歷史上第一次證明，免疫細(xì)胞可以被提取、在體外擴(kuò)增、再回輸體內(nèi)，并能夠有效地縮小晚期轉(zhuǎn)移性癌癥腫瘤。雖然療效有限且毒性較大，但它為整個(gè)過繼性細(xì)胞療法領(lǐng)域打開了大門。

Carl June是美國(guó)免疫學(xué)家和癌癥研究員，以其在CAR-T細(xì)胞療法領(lǐng)域的開創(chuàng)性工作而聞名。在2010年前后，雖然CAR-T的概念已被提出多年，但其在人體內(nèi)的療效和安全性仍是巨大未知數(shù)。Carl June賓夕法尼亞大學(xué)領(lǐng)導(dǎo)的團(tuán)隊(duì)，使用了由Michel Sadelian實(shí)驗(yàn)室設(shè)計(jì)的、包含4-1BB共刺激域的第二代抗CD19 CAR結(jié)構(gòu)，治療復(fù)發(fā)性、難治性B細(xì)胞急性淋巴細(xì)胞白血病患者。2011年，他們治療了首位兒童患者——艾米莉·懷特海德。當(dāng)時(shí)她白血病晚期，所有療法均已無效。在接受CTL019（后來成為Kymriah）治療后，她經(jīng)歷了危及生命的細(xì)胞因子風(fēng)暴，但最終奇跡般地獲得了完全緩解，這項(xiàng)工作直接促成了全球首款CAR-T療法——諾華的Kymriah于2017年獲得美國(guó)FDA批準(zhǔn)，標(biāo)志著癌癥治療進(jìn)入了全新的細(xì)胞免疫時(shí)代。

目前首位接受Kymriah的艾米莉·懷特海德距今已經(jīng)無癌11年時(shí)間了。