Nat biotech：超级CAR-T细胞让肿瘤完全消失！

人类肿瘤治疗史上的里程碑无疑一定有一座是肿瘤免疫疗法的。而肿瘤免疫疗法的主要两大领域，细胞治疗以及以PD1/PDL1为代表的免疫检查点抑制剂都在飞速发展。目前，已经有5种抗PD1/PDL1抗体药物上市，包括默沙东的Keytruda、百时美施贵宝的Opdivo、罗氏的Tecentriq、辉瑞和德国默克生产的Bavencio以及阿斯利康生产的Imfinzi。

而以CAR-T为代表的细胞免疫疗法目前也已经有两款上市，即诺华的Kymriah以及Kite公司（现已被吉列德公司收购）的Yescarta。

然而，目前上市的细胞免疫疗法Kymriah以及Yescarta都是针对血液肿瘤的，对于实体肿瘤而言，目前的CAR-T仍然还面临许多困难，比如治疗实体瘤效果不佳，不能够有效地浸润到肿瘤组织内部，CAR-T细胞生存时间不长等等。

▲研究者们在国际著名期刊《自然-生物技术》杂志上面发表的文章（图片来自Nature）

3月5日，最新一期国际著名学术期刊《自然-生物技术》在线发表了一篇关于免疫治疗肿瘤的重磅文章，一组来自日本的科学家团队通过将IL-17以及CCL-19基因转入CAR-T细胞制备出能够有效杀伤肿瘤的“超级CAR-T细胞”，能够让患有肿瘤的小鼠几乎100%生存，这种细胞在体内存活时间更长并且能够有效地帮助DC细胞以及T细胞浸润到肿瘤组织内部一起杀伤肿瘤【1】。

▶7x19◀

研究者们把这项创新的CAR-T技术叫做“7x19CAR-T细胞”。

主要是在以往的CAR-T基础之上将IL-17以及CCL19添加进去改造而成。那么，为何要添加IL-17以及CCL19这两个基因呢？

原来，以往的研究发现，淋巴器官之中的纤维网状细胞（Fibroblastic reticular cells）分泌的IL-17和CCL19能够将外围的T细胞和DC细胞有效地招募过来，以便维持T细胞集中的区域（T cell zone）【2,3】。因此，研究者们就受到这个启发，期望将IL-17和CCL19也装到CAR-T细胞之中，看能不能在治疗肿瘤的同时招募更多的T细胞以及DC细胞来肿瘤组织中一起杀伤肿瘤。

研究者们还真是善于学习，这正应了我国的名言，所谓“师夷长技以制夷”，向相关的细胞学习，然后再把相同的原理用到CAR-T身上。

那么，研究者们是怎么改造的呢？

▲研究者们将表达IL-17以及CCL19的基因构建到CAR质粒载体中，左图表示正常的表达CAR（嵌合抗原受体）的质粒，右图表示CAR-IL17-CCL19共表达质粒，其中CAR、IL-17以及CCL19之间用2A肽连接（图中红色区域）

这简单，将CAR-IL17-CCL19全部构建到一个质粒中共同表达就行了，其中，这几个元件之间采用2A短肽连接，表达之后就在细胞中自动分裂成三个，各自行使各自的功能了。

▶T细胞的渗透◀

那么，研究者们的设计是不是能够让他们如愿以偿呢？

答案是肯定的。

研究者们采用改造之后的7x19CAR-T细胞治疗小鼠的肿瘤，然后把肿瘤组织切片，用免疫荧光技术来观察肿瘤组织中的T细胞和DC细胞的数量，结果显示，7x19CAR-T细胞治疗之后，T细胞及DC细胞明显增多，而采用常规CAR-T治疗的小鼠，其肿瘤组织中T细胞和DC细胞很少，几乎都在肿瘤组织的外缘。换句话说，这相当于帮助T细胞渗透进入实体瘤组织中。

▲研究者们采用改造之后的7x19CAR-T细胞治疗小鼠的肿瘤，然后把肿瘤组织切片，用免疫荧光技术来观察肿瘤组织中的T细胞和DC细胞的数量；图中的红色部分表示T细胞、绿色表示浸润性DC细胞，可以看到，7x19CAR-T细胞治疗之后，T细胞及浸润性DC细胞明显增多（右小图）

这说明，经过改造之后的7x19CAR-T细胞能够帮助身体中的T细胞以及DC细胞有效地浸润到肿瘤组织内部，进而对肿瘤细胞进行杀伤。

实际上，这解决了目前CAR-T治疗实体肿瘤最大短板之一：CAR-T细胞无法有效地进入实体瘤组织内部，而绝大多数都被挡在肿瘤组织外围，造成CAR-T细胞无法和肿瘤细胞直接接触进而杀伤肿瘤的困境。

确实，若是CAR-T细胞无法直接和肿瘤细胞接触，那么，它们又如何能够杀伤得了肿瘤细胞呢？而实体肿瘤常常较为致密，造成CAR-T常常被挡在外围，在空间上不能够有效地接近肿瘤细胞。

▶消灭小鼠所有肿瘤◀

当然，作为一款治疗肿瘤的改进创新方法，虽然把牛皮吹上了天，但要是没有什么效果的话，那也没有什么应用价值。

对于治疗方法而言，关键是看效果。

那么，究竟这种超级CAR-T细胞的治疗肿瘤的效果如何呢？

▲研究者们采用改造之后的7x19CAR-T细胞治疗小鼠肥大细胞癌，结果几乎100%的小鼠都能够存活（红色线），而常规CAR-T治疗存活率只有30%左右（蓝色线）；CPA：环磷酰胺（cyclophosphamide），一种免疫抑制剂（图片来自Nature）

可以说，7x19CAR-T治疗肿瘤的效果是相当让人惊喜的，所有的荷瘤小鼠都存活了下来，生存率达到100%，而采用常规CAR-T疗法的肿瘤小鼠生存率只有30%左右。

当然，不要以为研究者们只实验了一种少见的肿瘤，对于其他的肿瘤比如肺癌、胰腺癌也一样，7x19CAR-T治疗之后，小鼠生存率几乎都达到100%。

尽管是小鼠实验，这样的结果已经让人非常满意了。

不但如此，研究者们还继续探讨了单独使用IL-7和单独使用CCL19均不能够有效地提高CAR-T的杀伤能力，只有IL-7和CCL19合在一起时才能够发挥超强肿瘤杀伤作用。

并且，研究者们进一步观察到，7x19 CAR-T输入荷瘤小鼠之后，主要是存在于肿瘤组织部位，而不会存在于身体的其他部位，这说明这一疗法的安全性较高。

期待这一疗法在未来能够有更加深入的研究。

参考资料：

1. IL-7 and CCL19 expression in CAR-T cellsimproves immune cell infiltration and CAR-T cell survival in the tumor.2018.

2. Link, A. et al. Fibroblastic reticularcells in lymph nodes regulate the homeostasis

of naive T cells. Nat. Immunol. 8,1255–1265 (2007).

3. Luther, S.A. et al. Differing activitiesof homeostatic chemokines CCL19, CCL21,

and CXCL12 in lymphocyte and dendritic cellrecruitment and lymphoid neogenesis.

J. Immunol. 169, 424–433 (2002).