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【技术】TCR-T细胞治疗:前沿抗肿瘤技术的探讨
2024-12-10 09:49

当地时间2024年8月1日,Adaptimmune宣布FDA加速批准其TCR-T细胞疗法Tecelra(Afami-cel)上市,这是全球首个获批上市的TCR-T细胞疗法,具有重大里程碑意义[1]。2024年7月30日,CDE正式接纳了香雪生命科学(XLifeSc)的TAEST16001注射液为突破性治疗品种,此决定为其附条件上市铺平了道路,预示着中国即将迎来首款TCR-T细胞治疗药物的上市[2]。这些消息令国内外行业振奋,TCR-T细胞治疗因其独特的优势,正在成为临床研究的热点。本文将从定义与优势、抗原选择、结构改造、临床现状、监管动态以及局限性与应对策略等方面,深入探讨TCR-T细胞治疗的发展。


  一、定义与优势

TCR是T细胞表面的特异性受体,以非共价键与CD3结合,形成TCR-CD3复合物,通过识别并结合MHC呈递的抗原从而激活T细胞,促进T细胞的分裂与分化。TCR-T细胞疗法的全称是“T细胞受体工程化T细胞疗法”,主要通过基因编辑技术,将能特异性识别肿瘤抗原的TCR基因导入T细胞内,然后在体外扩增并输注到患者体内以杀死肿瘤细胞。TCR识别的抗原是经细胞加工并由MHC呈递的抗原肽段,可有效靶向肿瘤细胞膜表面的肽和胞内呈递的表位肽,不仅能扩大肿瘤相关自身抗原的选择范围,同时还能有效靶向肿瘤突变基因,且激活TCR-T细胞只需要非常少量的靶抗原,使其能够保持对抗原密度低的靶细胞的细胞毒性。相较CAR-T,TCR-T细胞疗法在理论上能够针对更多种类的肿瘤细胞[3-5]

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  TCR-T细胞治疗流程[5]

二、抗原选择

在TCR-T细胞治疗中,抗原选择是决定有效性和安全性的关键,肿瘤特异性、免疫原性是选择抗原的首要考虑因素。目前的研究集中在肿瘤特异性抗原(TSA)和肿瘤相关抗原(TAA)两大类。表面抗原通常是TAA,正常组织也可以表达这些抗原,包括癌-睾丸抗原、过表达抗原和分化抗原。近90%的实体瘤靶向依赖于TSA,可分为新抗原和癌病毒抗原。通常选择在肿瘤中高表达但在正常组织中低表达的靶抗原来限制潜在的脱靶效应[6]。例如,MAGE-A1/A3/A4/A6、NY-ESO-1、PRAME、WT1、AFP、KRAS G12D/G12V和HPV E6/E7等靶抗原已在多项临床试验中表现出良好的前景。还需不断探索新的抗原,以拓宽TCR-T细胞治疗的应用范围[7]


  三、结构改造

找到目标的靶抗原后,关键是要进行TCR的设计,TCR表达水平与TCR-T细胞活性密切相关。首先可使用一些方法来提高TCR正确配对率,例如:

(1)使用siRNA 、锌指核酸酶、转录激活子样效应核酸酶(TALEN)和CRISPR/Cas9技术敲除内源性TCR;

(2)选择γδ T细胞或NK细胞作为构建TCR-T细胞的来源细胞,可以在一定程度上避免TCRαβ的错配;

(3)选择使用鼠恒定区的工程化TCR,可实现外源TCR的优先配对;

(4)通过确定几种介导TCR αβ二聚化的氨基酸,并交换Cα和Cβ的二聚化氨基酸残基,生成突变的TCR αβ链,可以有效引导外源TCR优先相互二聚化,从而降低与内源性TCR αβ链结合的倾向[5]

除修饰TCR提高配对正确率外,还可通过多种间接调节的方式提高TCR的表达量,例如:

(1)向T细胞提供额外的 CD3γ、δ、ε链或仅提供额外的 δ 链;

(2)优化TCR αβ链转基因的密码子;

(3)通过优化TCR基因转入方法,包括基因转入方法的选择、最佳载体成分的使用和转基因盒子的使用等途径,增强TCR转基因的表面表达[8-10]。

TCR的表达水平和亲和力是决定TCR-T细胞对抗原的敏感性及T细胞激活所需抗原量的两个重要因素。除了要提高TCR表达量外,还需关注TCR亲和力水平。过低的亲和力可能导致细胞对抗原无应答,而过高的亲和力不仅可能导致低密度抗原对T细胞的激活作用减弱,同时可能增加其他交叉反应肽段对T 细胞的激活效应。此外,T细胞分化程度影响T细胞的增殖和归巢能力,决定了TCR-T细胞在体内的存续时间,与 TCR-T 细胞治疗效果的持续时间及肿瘤复发可能性密切相关,还需关注不同T细胞亚型对疗效的影响[4]


四、临床现状

目前,全球范围内多个公司正在开展TCR-T细胞治疗的临床试验,涵盖多个癌种。Tecelra(靶点:MAGE-A4)批准上市主要基于Ⅱ期SPEARHEAD-1(队列1)的试验结果,共纳入44例滑膜肉瘤患者,客观缓解率(ORR)为43%,完全缓解率(CR)为4.5%,中位持续缓解时间(mDOR)为半年,缓解持续时间至少1年的患者为39%。在安全性方面,主要毒性反应为细胞因子释放综合征(CRS)和可逆的血液学毒性[11]

TAEST16001(靶点:NY-ESO-1)治疗晚期软组织肉瘤的Ⅱ期临床试验阶段性总结数据显示,在8例患者中ORR达到50%,mDOR为5.0个月,中位无进展生存期(mPFS)为5.9个月。安全耐受性良好[2]

IMA203(靶点:PRAME)治疗转移性黑色素瘤患者的最新Ⅰb期临床数据显示,在28例患者中经确认的ORR为54%,未确认的ORR为62%,mDOR为12.1个月,疾病控制率(DCR)达到92%,mPFS为6.0个月。在安全性方面,Ⅰ期耐受性良好。最常见的不良事件是与淋巴消耗相关的预期细胞减少症(1-4级),轻中度CRS,免疫效应细胞相关神经毒性综合征(ICANS)(1-3 级)[12]

这些临床研究表明,TCR-T细胞疗法在多种恶性肿瘤中展现出良好的安全性和有效性。


  五、监管动态

在TCR-T细胞治疗的快速发展中,为了加速其开发与上市,全球监管机构正在推出各种加速审批通道与创新药物支持计划,推动TCR-T细胞治疗的商业化进程。

美国《21世纪治愈法案》明确,对于先进治疗产品(ATMP),在IND申请时或Ⅱ期临床试验完成前可申请再生医学先进疗法(RMAT)认定,认定后将带来快速通道(FT)、突破性疗法(BT)的所有优惠政策,包括与FDA开展早期沟通交流、加速批准等。FDA启动CMC开发和准备试点(CDRP)计划,选定产品包括获BT、FT和RMAT认定的产品,以基于患者更早获得产品的预期临床获益,在必要情况下促进在IND申请下产品的加速CMC开发。该计划增加了申请人与FDA之间的沟通机会,并探索基于科学与风险的监管方法。为提高ATMP的监管水平,FDA CBER成立了先进技术团队(CATT),专门设置了CATT会议针对新技术进行讨论,拟通过此类会议完善对新技术监管方法和路径。OTP举办系列培训(OTP AMAT Training Program),涉及学术报告、课程学习、生产实践和培训会议等不同形式,为FDA审评人员提供学习该领域前沿知识的机会,从而加深对先进技术的理解[13、14]

欧盟也有多种加快批准途径可适用于ATMP的审评, 如优先药物快速审评(PRIME)、加速审评(AA)、附条件上市批准(CMA)、特殊情况下许可授权(AEC)等。此外,ATMP也适用于罕见病药物的认定等利好政策。EMA为支持ATMP的开发,还提供以下激励政策:如在产品申报前通过创新工作组简报会议为新兴疗法和技术提供科学咨询和方案协助,联合卫生技术评估研究所提供科学建议等;微、小、中型企业质量和非临床数据的认证以及系列减费措施等。

在日本首先或同时进行申请的创新再生医学产品,如基于非临床研究和早期临床试验的结果预期显著有效,可获得SAKIGAKE认定,认定后将带来优先咨询、优先审查等优惠政策,结合附条件和有时间限制的批准途径,可快速推进再生医学产品进入市场。

各国家和地区均存在药品监管和医疗技术监管两条路径,其中日本和中国涉及两个机构分别负责药品和医疗技术的监管。监管主体方面,美欧日均有单独设立的ATMP审评部门,如OTP(美国)、CAT(欧盟)、OCTP(日本)等,我国暂未组建单独的审评部门。认定程序方面,美欧日均设立有针对ATMP的认定程序,包括RMAT认定(美国)、ATMP分类程序(欧盟)、SAKIGAKE认定(日本),经认定后,可以按照加速/附条件审评路径申报注册上市,我国暂未有对ATMP的特殊认定程序。医疗技术方面,除欧盟外(主管当局批准获得“医院豁免”),其余各国家和地区均以备案形式进行监管[13]

国际细胞治疗协会(ISCT)也发布了针对细胞治疗的最佳实践指南,涵盖了TCR-T细胞产品的研发和临床应用,促进了国际上对这一领域的标准化。各监管机构都对TCR-T细胞产品的生产一致性提出了严格要求,保证每批次的质量和安全性,同时要求在非临床和临床试验阶段充分评估CRS和ICANS等常见风险。各监管机构之间的合作与数据共享也越来越普遍,例如,Project Orbis的成立为FDA和其它国家、地区的监管机构搭建了一个合作机制和框架,允许不同监管机构共同审评肿瘤药品的申请,加快肿瘤药品在多国上市的进程[15]


、局限性与应对策略

随着TCR-T细胞疗法的发展成为一种有前景的工具,可以靶向广泛的肿瘤抗原,但仍需要克服许多障碍,如HLA限制性、T细胞介导的毒性、耐药机制和可及性。

由于TCR与靶点的结合依赖于HLA呈递靶点肽段,接受TCR-T细胞治疗的患者不仅必须表达所靶向的抗原,还必须表达相应的抗原限制性HLA等位基因。目前TCR-T细胞疗法通常仅限于相对常见的HLA等位基因。因此,在TCR产品开发中,需考虑目标人群HLA亚型的流行,选择多个不同HLA亚型呈递的表位,以覆盖更多患者。

靶向非肿瘤毒性与正常组织中的靶抗原表达有关,并且主要与TAA相关。为了限制T细胞激活对正常细胞的风险,随着免疫组库测序、单细胞测序和MCR工程报告细胞技术的综合应用,获得和构建靶向肿瘤基因突变产生的新抗原的TCR-T细胞可能成为肿瘤免疫治疗的一种潜在策略。理论上也可以应用为CAR-T细胞建议的逻辑门策略,逻辑门A和B基于组合抗原识别,只有在肿瘤细胞同时表达A和B抗原的情况下才会触发T细胞的激活。在工程T细胞中创造一个自杀基因开关作为一种保障机制,也是阻止不良事件的有效策略。

除了细胞毒性作用外,TCR-T细胞疗法还面临着影响其有效性的耐药机制。肿瘤细胞表面免疫检查点配体的上调可通过激活免疫检查点受体来抑制T细胞的扩增和功能,从而导致耗竭。TCR-T细胞与免疫检查点抑制剂(ICIs,如PD-1/PD-L1、CTLA-4)联合治疗可避免T细胞耗尽。为克服肿瘤相关免疫抑制而开发的用于CAR-T细胞治疗的基因修饰也可用于TCR-T细胞,如PD-1破坏、PD-1-CD28嵌合结构或显性抑制TGF-β2。结合趋化因子和细胞因子,改善肿瘤微环境也可能会提高过继T细胞的疗效。

另外,在输注时产生具有干细胞记忆表型(Tscm)的工程T细胞可以改善T细胞在体内的持久性和长期的抗肿瘤疗效。可以从幼稚的前体细胞开始在体外分化和扩增Tscm。T细胞培养上清液中加入IL-7和IL-15可使CD45RA+ CD45RO+ CCR7+ CD62L+ CD95+ IL7RA+的Tscm扩增。IL-21还可以维持T细胞在扩增过程中的Tscm表型。虽然IL-2在扩增阶段维持Tscm表型的效率较低,但接受过继T细胞治疗的患者可以注射IL-2以支持T细胞在体内的增殖和存活。

到目前为止,TCR-T细胞疗法的发展依赖于自体T细胞工程,而开发同种异体产品有许多优势。通过同时删除内源性TCRα和TCRβ链,将转基因TCR插入到TRAC位点可避免移植物抗宿主病的风险。这项技术应与限制宿主免疫系统对同种异体T细胞的排斥反应的策略相结合,如部分 HLA 匹配或基因编辑(HLA-I类缺失结合自然杀伤细胞抑制)以产生通用T细胞[5、6、16]


 展望  

选择肿瘤特异性抗原和优化TCR表达可以提高TCR-T细胞抗肿瘤的有效性和安全性。与能够改善T细胞归巢或提高T细胞活性和持久性的治疗方法相结合,可能会进一步提高TCR-T细胞的治疗潜力。相信随着技术发展和监管政策的不断完善,TCR-T细胞将为肿瘤治疗提供更多解决方案。


参考文献  

[1] Adaptimmune公司官网

[2] 香雪制药公司官网

[3] Zhang P, Zhang G, Wan X. Challenges and new technologies in adoptive cell therapy[J]. J Hematol Oncol, 2023, 16(1): 97. 

[4] 徐隆昌, 韦薇. TCR T细胞疗法的研究挑战和审评考虑[J].中国生物制品学杂志, 2020, 33(03): 355-360.

[5] Zhang Y, Liu Z, Wei W, et al. TCR engineered T cells for solid tumor immunotherapy[J]. Exp Hematol Oncol, 2022, 11(1): 38. 

[6] 郑伟涛, 李涵泺, 胡康洪. TCR-T免疫治疗肿瘤:现状、挑战及展望[J].中国癌症杂志, 2023, 33(07): 707-716.

[7] TCR疗法行业研究报告2024版

[8] Degirmencay A, Thomas S, Holler A, et al. Exploitation of CD3ζ to enhance TCR expression levels and antigen-specific T cell function[J]. Front Immunol, 2024, 15: 1386132. 

[9] Sun Y, Li F, Sonnemann H, et al. Evolution of CD8+ T Cell Receptor (TCR) Engineered Therapies for the Treatment of Cancer[J]. Cells, 2021, 10(9): 2379.

[10] Li J, Xiao Z, Wang D, et al. The screening, identification, design and clinical application of tumor-specific neoantigens for TCR-T cells[J]. Mol Cancer, 2023, 22(1): 141. 

[11] D'Angelo, Sandra P, et al. Afamitresgene autoleucel for advanced synovial sarcoma and myxoid round cell liposarcoma (SPEARHEAD-1): an international, open-label, phase 2 trial[J]. Lancet, 2024, 403(10435): 1460-1471. 

[12] Immatics公司官网

[13] 卢加琪, 刘丹, 寇雅真, 等. 我国先进治疗药品的范围及分类研究和建议[J]. 中国食品药品监管, 2024(5): 10-26.

[14] FDA Program Announcement: Chemistry, Manufacturing, and Controls (CMC) Development and Readiness Pilot (CDRP) Program. October 31, 2022.

[15] de Claro RA, Spillman D, Hotaki LT, et al. Project Orbis: Global Collaborative Review Program[J]. Clinical Cancer Research: an Official Journal of the American Association for Cancer Research, 2020, 26(24): 6412-6416. 

[16] Baulu E, Gardet C, Chuvin N, et al. TCR-engineered T cell therapy in solid tumors: State of the art and perspectives[J]. Sci Adv, 2023, 9(7): eadf3700. 

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