杨林点评 | 癌症免疫疗法后起之秀——γδ T细胞

2021-04-26 医药魔方 医药魔方

2021年3月25日,荷兰生物技术初创公司Lava Therapeutics以1.005亿美元的首次公开募股(IPO)在纳斯达克上市,此次IPO的收益将用于推动该公司双特异性抗体管线的开发,这种药物旨

2021年3月25日,荷兰生物技术初创公司Lava Therapeutics以1.005亿美元的首次公开募股(IPO)在纳斯达克上市,此次IPO的收益将用于推动该公司双特异性抗体管线的开发,这种药物旨在通过招募一种罕见的免疫T细胞——γδ T细胞来治疗癌症。该事件也映射出投资者对基于γδ T细胞的癌症治疗越来越感兴趣。

新兴的γδ T细胞疗法 免疫T细胞是癌症免疫疗法的主要靶点。大多数T细胞研究和临床应用都以表达特异性的αβ T细胞受体(TCR)的αβ T细胞(占T细胞群体的65%–70%)为中心,但表达γδ TCR的T细胞(占所有T淋巴细胞的0.5%–5%)也在癌症免疫中发挥着重要作用。 尽管相对于其他类型的T细胞处于更早期、更初级的阶段,但γδ T细胞的研究历程并不短。它在1984年被首次发现,2018年之后被很多研究人员关注并进行研究。 γδ T细胞是免疫系统的天然监视细胞,在人体中不断巡逻,识别并靶向肿瘤细胞。γδ T细胞还发挥着桥接先天免疫系统和适应性免疫系统的作用,在癌症治疗中,靶向这类细胞蕴含着巨大的潜力。

来源:Lava Therapeutics官网

γδ T细胞与αβ T细胞有很多共同之处,比如可发挥细胞毒性效应功能、产生促炎细胞因子。两者的最大区别是它们对主要组织相容性复合体(MHC)分子的相对依赖性。αβ T细胞能通过其表面受体TCR特异性识别靶细胞表面MHC分子呈递的“非我”或肿瘤新生多肽抗原,这是现代免疫治疗的核心理论之一。相比之下,γδ T细胞能识别其目标抗原而不受MHC限制,并介导抗肿瘤反应,而不会引起移植物抗宿主病。 值得关注的是,人外周血中主要的γδ T细胞亚群是Vγ9Vδ2 T细胞,这类γδ T细胞并不识别多肽抗原,但能有效地杀灭肿瘤和病原体。据清华大学药学院张永辉课题组的研究揭示,这是因为肿瘤细胞中胆固醇代谢通路异常会使其累积大量的DMAPP、IPP;同时,病原体包括革兰氏阴性菌和疟原虫能产生另外一种类异戊二烯焦磷酸HMBPP。DAMPP、IPP和HMBPP能激活γδ T细胞。

γδ T细胞相比于αβ T细胞有几大优势:首先就是上文提及的,在识别方式上,γδ T细胞以独立于MHC的方式识别其靶细胞,从而减少同种异体反应和移植物抗宿主病的风险,是优质的异体现货型细胞产品的来源。

其次,γδ T细胞浸润在各种各样的组织中,可以快速响应靶标并释放效应细胞因子。其中特别是vδ1亚型,它具有优于αβ T细胞的归巢优势,并能更好地在肿瘤低氧环境中浸润和发挥功能。

第三,γδ T细胞对于肿瘤的识别和杀伤不依赖于单一抗原的表达。相反,它们通过在细胞膜上表达的各种先天细胞毒性受体来识别各种癌细胞上的多种抗原,这扩大了可用于杀死肿瘤细胞的靶点范围,减少了单抗原丢失导致肿瘤免疫逃逸的机会。该优点也为缺乏明确的新抗原的肿瘤设计免疫疗法提供了机会,从而无需对效应细胞进行进一步的基因工程改造。 当前免疫治疗虽然取得了重大的突破,但以αβ T细胞为主的CAR-T细胞疗法在实体瘤治疗和异体使用方面受限。γδ T细胞可用于异体治疗的特质及其在实体瘤乃至一些传染性疾病治疗中的潜力促使医药企业在该领域纷纷布局。

γδ T细胞疗法领先者Lava Therapeutics 专注于将双特异性γδ T细胞接合器的专业知识转化为癌症疗法的Lava公司成立于2016 年,其科学基础来自阿姆斯特丹自由大学医学中心和阿姆斯特丹癌症中心的肿瘤专家Hans van der Vliet 博士研究小组的科学发现,他目前担任Lava 的首席科学官。

在3月25日IPO之前,Lava 已经完成了3轮融资,共获得资金约 1 亿美元。最近一笔融资由诺华、赛诺菲领投,于 2020 年 9 月公布。

Lava研发的双特异性抗体,一边与肿瘤细胞结合,另一边与γδ T细胞结合,能将患者自身的γδ T细胞和其他免疫细胞(如自然杀伤细胞)重定向到肿瘤靶点。 Lava执行副总裁兼研发主管Paul Parren博士说:“我们已经知道γδ T细胞可以浸润肿瘤,但当它们进入肿瘤细胞内时,可能并不会被完全激活。肿瘤内具有各类抑制性机制,可能抑制T细胞的活性。但我们的双特异性抗体将增加额外的激活作用,进而杀死肿瘤。”

LAVA的双特异性γδ T细胞接合器(bsTCE)通过其对Vγ9Vδ2 T细胞和肿瘤相关抗原(TAA)的独特靶向性直接诱导对肿瘤细胞的有效杀伤。(来源:LAVA官网)

Lava的领先项目LAVA-051是一种独特的人源化双特异性γδ T细胞接合器(γδ bsTCE),它能将免疫细胞(包括γδ T细胞)吸引到一种称为CD1d的抗原上,这种抗原存在于多种血癌细胞上,包括多发性骨髓瘤、慢性淋巴细胞白血病和急性髓系白血病。通过在各种临床前模型中证明疗效和安全性,LAVA-051已实现临床前概念验证。公司计划在2021年上半年开始对复发和/或难治性多发性骨髓瘤和慢性淋巴细胞白血病患者进行I/IIa期临床试验。

Lava Therapeutics在研管线(来源:公司官网)

除了LAVA-051,Lava也已完成另一种靶向前列腺特异性膜抗原(PSMA)的γδ bsTCE LAVA-1207的临床前概念验证,公司计划在2021年下半年启动一项针对转移性去势抵抗前列腺癌的I/IIa期试验。

此外,Lava还在推进一个合作研究。2020年5月,Lava与Janssen Biotech(强生旗下公司)签订了一项研究和许可协议,以开发用于癌症治疗的新型γδ T细胞双特异性抗体。Lava收到了预付款,并有资格获得潜在的发展和商业里程碑付款和未来的分层版税。 A轮融资领投者Gilde Healthcare的Stefan Luzi对Lava的方法仍然抱有坚定的信念。他解释说:“Lava的γδ T细胞抗体的一个关键优势是它们是现货型疗法,任何病人都可以使用。相比之下,在体外培养患者自身免疫细胞并将其重新输回体内的公司面临着技术复杂、涉及复杂生物学破坏、以及无法及时向患者提供治疗的问题。” 各显神通 Lava当然不是唯一探索使用γδ T细胞抗癌的公司。英国公司Adapte、TC BioPharm和GammaDelta Therapeutics、总部位于荷兰的Gadeta和美国公司In8bio也试图从中分一杯羹。他们采用的方法多样,包括对患者自身的γδ T细胞进行基因改造或使用供体来源的细胞等。

部分开发γδ T细胞疗法的公司

来源:参考资料 [5]

与CAR-T疗法中常用的αβ T细胞不同,γδ T细胞在免疫系统第一道更快防线的先天性免疫反应中发挥作用。

TC Biopharm首席执行官Michael Leek说:“由于γδ T细胞是先天免疫系统的一部分,它们已经被预先编程来定位和破坏那些受到癌症相关转化应激的细胞。未经修饰的αβ T细胞并不具备这种先天功能。” TC Biopharm公司正试图利用γδ T细胞这一固有功能来开发一种新的CAR-T疗法。由于它们天然的靶向癌细胞的能力,这些细胞可以提供一种更安全的CAR-T疗法,这要归功于Leek所说的“双重激活系统”,即CAR-T细胞只攻击那些经历癌症转化并携带特定抗原的细胞。“这意味着可以对患者进行大剂量给药,而不用担心健康细胞被靶向。”Leek补充道。 来源:公司官网 此外,γδ T细胞可以识别除多肽以外的癌抗原,扩大了可用于杀死肿瘤细胞的靶点范围。“这些新的靶点意味着实体瘤可能首次通过CAR-T方法来治疗,利用患者自身的免疫系统来攻击肿瘤。” 总部位于荷兰的Gadeta公司CEO Shelley Margetson说道。 Gadeta正在进行γδ T细胞疗法的首次临床试验。Margetson说:“到目前为止,使用γδ T细胞的临床试验显示总体安全性良好,但临床疗效有限。” 为了解决这个问题,Gadeta设计利用αβ T细胞来携带γδ T细胞的T细胞受体。“这结合了两种类型T细胞的优点,同时克服了它们各自的缺点,”Margetson解释道。

来源:公司官网 另一个解决办法可能在于选择特定的细胞亚型。曾与武田达成价值1亿美元的交易,用于开发其γδ T细胞技术的GammaDelta Therapeutics 首席科学官 Natalie Mount说:“从历史上看,γδ T细胞的临床应用一直局限于一种血液中的细胞亚型,这种细胞需要持续的抗原刺激,并且激活后容易死亡。” GammaDelta Therapeutics将重点放在组织内部的一种细胞亚型上。“这些组织驻留细胞在实体瘤的治疗方面具有极好的潜力。它们能在低营养及低氧环境下的组织中存活,可以进行组织监视,在组织中移动、识别和消除转化的细胞。” 尽管所有这些想法仍有待在临床试验中被证实,但γδ T细胞正迅速受到关注。

展望

Barts和伦敦医学院免疫学讲师Neil McCarthy说:“我们早就知道γδ T细胞具有强大的抗微生物和肿瘤杀伤功能,但它们与人体血液和组织中的其他主要类型的淋巴细胞的游戏规则有很大的不同,因此利用这些特点进行患者治疗一直是一个相当具有挑战性的问题。令人兴奋的是,近年来,我们对控制γδ T细胞活性的分子和机制的理解进展非常迅速,因此现在更适合利用这种生物学知识来达到潜在的治疗目的。” 不过,利用γδ T细胞开发癌症免疫疗法还面临许多挑战。其中包括如何让这些细胞在血液中循环足够长的时间,以最大限度地与血癌靶细胞接触。另外,如何确保这些疗法不会在包括皮肤、肺和肠道在内的器官中引起有问题的炎症(γδ T细胞主要存在于上皮和粘膜组织,比如皮肤、肠道等)也需要考虑。不过,反观之,γδ T细胞未来可能在感染性或炎症性疾病的治疗中有很大的潜力。 McCarthy说:“随着我们不断开发更好的工具,能够以更有针对性的方式修饰γδ T细胞,我乐观地认为,这些方法将为一系列重大疾病带来有效的新疗法。” 专 家

点 评

博生吉董事长 杨林教授

医药魔方Pro:γδ T细胞疗法的开发目前处于怎样的阶段?令您印象深刻的进展有哪些?

杨林:自γδ T细胞在1984年被发现以来,随着研究者们的不断地深入研究,人们逐渐意识到γδ T细胞在人体肿瘤免疫中也扮演着相当重要的角色。首先,研究者们发现γδ T细胞自身即带有多种可识别癌症或异常细胞的受体(例如:γδ TCR和NKG2D等)。2015年,一篇发表于《自然医学》期刊上的研究更进一步表明,肿瘤中γδ T细胞浸润的多寡是患者预后的最佳预测正向指标。此外,研究还发现异基因移植后,γδ T细胞水平的高低与预后好坏密切相关。这些结果充分证实了γδ T细胞的抗肿瘤相关性。γδ T细胞对于肿瘤细胞的识别大多不依赖于MHC分子的抗原递呈机制,因此不容易产生异体排斥反应。γδ T细胞的另外一个优点就是安全性佳,即使用高剂量进行杀伤实验,也不会对正常组织细胞造成伤害。结合上述优点,γδ T细胞成为了适合作为生产异体细胞治疗产品的天然免疫细胞来源之一,无须基因编辑,避免了基因编辑可能引入的潜在风险。

到目前为止,国际上已经有不少临床试验使用γδ T细胞相关疗法治疗癌症,然而,根据目前已公布的数据来看,整体疗效仍不如传统CAR-T细胞治疗。这些临床试验大多都是使用在体内扩增或者体外培养的γδ T 细胞为主,并未经过工程化改造。然而,癌细胞之所以能够在患者体内繁殖扩增,主要是由于癌细胞已经发展出一套可以防止免疫细胞识别和降低免疫细胞作用的机制,导致γδ T细胞对体内肿瘤的杀伤作用就变得有限。因此,我认为对γδ T细胞进行工程化改造,进一步增强γδ T 细胞对肿瘤的识别和杀伤,是非常有必要的。

关于工程化改造的γδ T 细胞,尤其是CAR-γδ T 细胞,目前国际上研发进展较快的公司应该是美国的Adicet Bio公司,该公司的 CD20-CAR-γδ T细胞(ADI-001)在2020年10月份正式取得美国FDA的IND批件。根据目前为止已经公布的数据,ADI-001每批次可收获高达一千个剂量的细胞数目,而且临床前数据也展示出极佳的肿瘤清除效果,因此我很期待能看到这个产品在临床试验中展现出安全性和有效性数据。

医药魔方Pro:基于γδ T细胞开发癌症免疫疗法,仍有哪些挑战需要克服?

杨林:关于CAR-γδ T细胞产品的开发瓶颈,我认为主要有两大方面:1)γδ T细胞的体外扩增培养工艺,2)细胞的工程化改造(也就是CAR基因修饰)方案。 首先,γδ T细胞在人体内的数目相对较少,仅占所有T细胞中的0.5%–5%左右,也因此,如何将这些极少数的细胞扩增至足够多人使用的剂量,是开发γδ T细胞产品必须面对的第一个挑战。除了细胞数目之外,如何避免细胞因过度增殖而耗竭,以及如何维持最终产品的细胞纯度(过多的αβ T细胞可能产生免疫排斥的风险),都考验着每家公司的细胞培养工艺。 开发γδ T细胞产品的另一个主要挑战则是如何对γδ T细胞进行工程化改造。关于免疫细胞工程化改造,一般最常见的方法是使用慢病毒或逆转录病毒转染的方式,然而,相较于一般的αβ T细胞,由于γδ T细胞的天然抗病毒特性,使得对γδ T细胞进行病毒转染极为困难,不仅病毒转染极低,也容易出现细胞在培养过程中CAR基因丢失的情况。因此,Lava Therapeutics公司开展针对γδ T细胞的双特异性抗体,绕开了γδ T细胞工程化改造的障碍,也算是一种比较聪明的做法。

医药魔方Pro:博生吉是在何时开始布局UCAR-γδ T细胞疗法的?目前取得了哪些进展?

杨林:我们公司最早是在2017年开始开发UCAR-γδ T细胞产品,到目前为止,我们一共开发了两种细胞培养扩增平台,一种是Vγ9Vδ2T细胞的制备方法;另一种则是多克隆型γδ T细胞的扩增平台。 Vγ9Vδ2 T细胞主要分布在外周血液,制备难度较低,可能比较适合用于血液肿瘤的治疗。但是Vγ9Vδ2 T细胞存在体内持续性差,抗肿瘤活性相对不太理想的缺陷。在另一方面,以Vδ1型细胞为主要组成的多克隆型γδ T细胞,由于具有较强的体内持续性、以及优越的实体组织浸润能力,被认为是最具前途的治疗型γδ T细胞。例如,在2021年一月份刚刚发表在《科学转化医学》期刊的一篇文章中,研究人员就发现在原代卵巢癌实体肿瘤样本中有大量的γδ T细胞浸润,这些γδ T细胞具有高度的TCR多样性,而且其中的Vγ9Vδ2 T细胞比例相对较少,这些研究结果进一步证实多克隆型γδ T细胞在实体瘤的治疗上具备了更多的优势和潜力。但是,多克隆型γδ T细胞的制备工艺挑战难度更大。 我们公司这些年来花费了相当长的时间与精力,测试了多种工艺以及组合等方案,反复对我们的细胞扩培方法进行优化及验证。

目前为止,两种细胞培养平台都能将γδ T细胞扩增1000倍以上,最终产品几乎没有αβ T细胞残留,且在体外肿瘤细胞杀伤试验均展现极高的杀伤活性。尤其是我们在多克隆型γδT细胞的制备工艺上,达到了较为领先的水平。 另一方面,关于γδ T细胞的工程化改造,我们的研发团队多年来经过不断地研究测试,最终成功开发出最佳的γδ T改造技术。我们的细胞产品在收获时,CAR+细胞的比例可以达到50%-80%之间,成功解决了γδ T细胞工程化改造的瓶颈。更重要的是,这些经过CAR修饰的γδ T细胞,对靶点阳性的肿瘤展现出了非常强的特异性杀伤;相反的,对于靶点阳性的原代正常细胞却几乎没有,实验结果令人振奋。目前,我们有多个针对不同靶点(如:CD7、BCMA、CD19以及实体瘤靶点等)的UCAR-γδ T细胞产品在研,预计在近期内会启动UCAR-γδ T细胞的验证性临床试验。

医药魔方Pro:总体来说,您如何看待γδ T细胞疗法的前景?您认为,未来3到5年,该领域会取得哪些突破?

杨林:近年来,以CAR-T细胞为代表的免疫细胞疗法在肿瘤治疗领域掀起了一波波热潮。CAR-T疗法在某些肿瘤适应症(尤其是血液肿瘤)也取得的一些重大的突破。然而,在这波热潮之下,这种以患者自体免疫细胞来制备产品的方式的潜在问题也逐渐暴露。这些问题主要包含了:患者细胞质量较不稳定,细胞制备时间较长且无法提前制备,细胞单批次生产成本高昂等。为了弥补上述的问题,国际上许多企业和研究单位纷纷投入资金和人力,开发健康供者来源的异体通用型免疫细胞治疗产品,常见的有UCAR-T细胞、UCAR-NK细胞以及UCAR-γδT细胞等。

γδ T细胞作为异体通用型细胞产品的原材料,天生具备了以下优势:1)细胞本身即带有许多抗肿瘤机制,是天然的肿瘤杀手;2)不受限于MHC分子的递呈机制,异体用于肿瘤临床治疗的安全性已经被多次验证;3)与UCAR-T不同,UCAR-γδ T细胞不需要利用基因编辑技术敲除TCR基因来减少免疫排斥,因此可避免脱靶等诸多风险;4)至今多篇研究均表明γδ T细胞具备了良好的肿瘤浸润能力,对于克服一般CAR-T疗法的实体瘤障碍(例如:TME)具有极高的潜在能力。

除了上述γδ T细胞的优点之外,根据已知的UCAR-γδ T细胞的临床前数据,不论是来自于我们公司或者国内外其他公司,均展示了UCAR-γδ T细胞良好的肿瘤特异性杀伤活性。因此我个人对于γδ T细胞疗法的前景非常看好。我大胆猜测,在未来的三到五年内,应该会有几个UCAR-γδ T细胞进入关键临床II期,甚至获批上市。

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