張煜醫生揭開的“腫瘤治療黑幕”話題仍在發酵。期間,不少人發聲要支持癌癥治療的創新,並認為不應以指南打壓臨床醫生創新。

免疫療法到底能不能治愈癌癥?曾經,一次成功的CAR-T療法被載入史冊,輝煌耀目,給人類來帶無限希望。科研人員、臨床醫生、商業資本、媒體和病人紛紛卷入開發癌癥免疫療法的洪流,投入癌癥治療的巨大市場,到現在也沒有止歇。

但截至目前,CAR-T療法的應用還局限於部分血液瘤的應用,要將“前景”實現半分,都是千難萬險。這一過程需要科學界的自凈,而自凈,需要時間。

撰文 | 菜菜

這兩天,人們在為一位曾經患過癌癥的小姑娘慶祝她無癌生存九年的紀念日(圖1)。

圖1 Emily無癌生存第九年。

這位小姑娘叫做Emily Whitehead,她的名字和她的抗癌故事,在腫瘤學史冊和癌癥研究教科書裡,是應該要有一頁之地的。

Emily Whitehead在五歲時不幸患上瞭一種叫做B-ALL的急性淋巴細胞白血病(B-Cell Acute Lymphoblastic Leukemia)。

這是一種在兒童中最常見的白血病,治愈率高達85-90%,但是那另外10-15%的難治、易復發患者的病情就比較棘手,存活率很低。

而Emily小姑娘患上的B-ALL白血病,就是難治的這一種。她在經過化療、骨髓移植以後仍然白血病復發,到瞭無藥可救的階段。

當時,費城醫院剛剛啟動瞭一種叫做“CAR-T”的腫瘤療法的臨床試驗,而Emily,則幸運地成為瞭世界上第一個接受這種試驗療法的患者。

CAR-T療法,是Chimeric Antigen Receptor T-Cell Therapy的簡稱,是一種比較新式的癌癥免疫療法。

這種療法,需要把病人自身免疫系統的T細胞提取出來,經過體外培養和改造,給T細胞裝備上能特異性識別並攻擊癌細胞的特殊分子,再把改造過後的T細胞註射回病人身體,由這些T細胞針對癌細胞的免疫反應來消滅癌細胞。

因為T細胞是具有攻擊性的免疫細胞,當它們識別、判斷某個細胞是“敵人”,就會向對方發動攻擊。

這大概是怎麼樣的一副情景呢?

圖2是一個小鼠實驗的例子[1],其中,白色的癌細胞是“敵人”,而紅色的和綠色的細胞,則是兩群不同的T細胞:紅色的那一群T細胞,能夠識別癌細胞“敵人”,而綠色的那一群,不能識別,看不出誰是“敵人”。

圖2

所以你看那些紅的綠的T細胞們在成團的癌細胞中來去穿梭,隻有紅色的T細胞能夠起到殺傷作用——當紅色的T細胞在白色的癌細胞表面停留、一番撕扯之後,白色的癌細胞“壞人”就被幹掉瞭,釋放出淺藍色的死亡信號。

圖2裡能看到星星點點的藍色,就是癌細胞正在死亡的標志,在圖3的圈圈裡,還能看得更仔細一些。

圖3

而綠色的T細胞呢,因為認不出“敵人”呀,就隻是徒勞地跑來跑去。

CAR-T療法的關鍵之一,就是要給患者本人的T細胞裝備上能夠特異識別癌細胞的分子,就像是特殊的“敵人”探測器。被改造以後的T細胞,在人體內四處遊走,一旦探測器接收到來自“敵人”癌細胞表面的特異信號,就會激活T細胞,發動攻擊,把帶信號的細胞“敵人”消滅掉。

圖4是一次CAR-T細胞在小鼠體內殺滅癌細胞的戰況實錄[2]。

圖4

其中,白色的是急性B淋巴細胞白血病(B-ALL)癌細胞“敵人”,綠色的就是經過改造、具備識別這些“敵人”能力的CAR-T細胞瞭——這些細胞,就是用來治療腫瘤、殺滅癌細胞的“藥”。

從圖4右邊的放大部分,可以清楚地看到一個綠色的CAR-T細胞在白色的癌細胞上逗留、撕扯瞭一會,白色的癌細胞就迅速地釋放瞭藍色的死亡信號,可謂“藥到病除”。

而腫瘤小殺手CAR-T細胞,在得手以後,又迅速離開這個被殲滅的“敵人”,奔著下一個“敵人”去瞭。(詳見《顯微鏡下看免疫細胞和癌細胞鬥智鬥勇 | 摸象記》)

CAR-T細胞的殺傷力很強吧?

正是因為這些小衛兵們的殺傷力真的很強,在給它們裝備“敵人”識別器的時候,必須要非常非常小心,因為癌細胞畢竟是由好細胞變來的,如果識別器不是特別特別精準,T細胞小衛兵們也對著好細胞亂殺一氣,殺敵八百自傷三千,那可就麻煩瞭……

目前,CAR-T療法在部分血液瘤中取得瞭成功,已經獲得FDA批準用於治療兒童急性淋巴細胞白血病和成人的淋巴瘤。

CAR-T療法能夠順利走向臨床應用,其中有一個不能不提的關鍵點,就是當年這個療法在臨床試驗階段的首例成功——費城醫院的Carl June醫生治愈瞭Emily小姑娘。

由於她的復發性B-ALL符合CAR-T療法臨床實驗的入組條件,Emily成為瞭第一個接受這種療法的兒童,她的T細胞被醫療團隊提取出來,經過改造之後,輸回到她的體內。

剛開始還一切正常,但是,四天以後,Emily就開始發低燒,又過瞭一天,她開始發高燒,被送入ICU密切觀察,又迅速地出現血壓驟降和肺積水的癥狀,不得不上呼吸機采取機械通氣[3]。

Emily的身體狀況急轉直下,負責CAR-T療法的醫療團隊措手不及,通過緊急驗血,發現在Emily血液中,有一個叫做白細胞介素6(interleukin 6, IL-6)的炎癥因子,表達水平變得超級高,高達正常水平的1000倍,是一場相當驚人且致命的炎癥因子風暴瞭[4]。

由於T細胞並不產生白細胞介素6,醫療團隊當初完全沒有預料到這場天外飛仙的危局,可以說是毫無準備,Emily也一度命懸一線。

幸好,有一個主治醫生Carl June,他的女兒患有類風濕關節炎,需要定期註射一種叫做tocilizumab(托珠單抗)的藥——托珠單抗,是一個人源化單克隆抗體,通過靶向白細胞介素6在細胞表面的受體蛋白(IL-6R)來抑制這個炎癥因子在細胞裡引起的一系列活性,從而抑制相關的免疫反應,被FDA批準用於治療活動性類風濕關節炎,後來又被批準用於多關節青少年特發性關節炎、系統性青少年特發性關節炎等免疫疾病——所以Carl June醫生剛好知道有這麼一種藥能夠抑制白細胞介素6的活性!

另一件幸運的事是當時他們醫院裡正好有托珠單抗,能立刻找來給Emily用上(否則就需要多等兩天)。

據說Emily的癥狀幾乎是立刻得到瞭緩解,血壓和呼吸也逐漸恢復瞭正常——托珠單抗救瞭Emily的命,也救瞭CAR-T療法——Emily從這場中活瞭下來,她的白血病被治好瞭,而CAR-T療法旗開得勝、取得瞭成功!

隨著Emily小姑娘的故事被媒體廣泛報道,CAR-T療法也走到聚光燈下。當年幾傢制藥公司為瞭搶頭籌,戰得如火如荼,吃瓜群眾看得好不熱鬧!後來是諾華的Kymriah搶先一步,於2017年8月成為首個獲得FDA批準上市的CAR-T療法。而Kite公司的Yescarta則緊隨其後,於2017年10月獲批。

到2021年五月,Emily小姑娘已經16歲瞭,無癌生活九年,有一個以自己名字命名的基金會,專門為腫瘤研究治療募款[5]。

CAR-T療法為什麼會引起可能致命的炎癥因子風暴?

通過小鼠研究,科學傢發現,可能是因為CAR-T細胞能夠直接或間接地激活體內的巨噬細胞(另一類免疫細胞),巨噬細胞又導致瞭炎癥因子的大量釋放[6-8]。

倘若不是Carl June他們及時找到托珠單抗、從炎癥因子風暴中救回瞭Emily,CAR-T這個試驗療法,可能會要經歷很多波折呢。

托珠單抗也在2017年8月,被FDA批準用於治療CAR-T療法引起的炎癥因子風暴。

那麼,CAR-T療法究竟是怎麼個做法呢?

哈佛醫學院Dana-Farber癌癥中心的CAR-T療法,大概是這樣的流程,僅供參考[9]:

1、評估:患者要接受一系列測試和篩查,以確定CAR-T細胞療法是否合適該患者。

2、采集T細胞:通過單采血液分離術采集患者自己的T細胞(從體內抽血,收集血液中的T細胞,剩餘的血液重新輸回患者體內)。

3、改造T細胞:把患者的T細胞送到實驗室進行基因工程處理,給T細胞們裝備上能特異性識別癌細胞的嵌合抗原受體(也就是簡稱CAR 的Chimeric Antigen Receptor)。

4、讓改造後的T細胞進行擴增:在實驗室中培養這些被改造好的CAR-T細胞,讓它們擴增到數百萬個。這個過程可能需要幾個星期,然後,擴增出來的CAR-T細胞會被冷凍,並送往正在治療患者的醫院或中心。

5、調理療法:患者可能會在接受CAR-T細胞之前接受化療,來幫助免疫系統留出空間給即將輸入的CAR-T細胞們。

6、CAR-T細胞輸回患者體內:這是一個類似於輸血的過程,是一次性的輸液。之後患者可能會住院幾周來監測療效、身體狀況和副作用。

7、恢復:恢復期大約是2-3個月,以評估療效和副作用——在此期間需要重新住院治療並發癥的情況並不少見,因此醫院要求患者在輸入CAR-T細胞以後的30天內住在離醫院不超過兩小時車程的區域內,並且要有護理人員陪伴,以隨時監測是否出現發燒、感染、神經系統疾病的征兆。

從CAR-T療法的復雜程度,就能猜到它一定很昂貴,對操作人員、醫療環境的要求也非常高。

對那些無藥可救的病人來說,確實有瞭通過CAR-T得以生存的機會。

曾經有人總結瞭多個CAR-T臨床試驗的結果,在369例治療中,僅有79例復發,對於難治的復發白血病來說,這是很高的成功率瞭[10]。

而那些經過CAR-T治療後復發的病例,有很多都是因為癌細胞做出瞭自我調整,不再表達能被T細胞識別的特殊“敵人”信號,從而逃脫被消滅的命運,導致白血病卷土重來。

——癌細胞通過這種方式來產生對CAR-T的抗藥性,與其他癌細胞對某些靶向藥物產生抗藥性的方式,就還蠻像的。

還有少數的例子,是在患者的T細胞通過抽血被提取出去、在體外培養和改造的同時,有零星的白血病胚細胞也混在其中(哪怕隻有一個)[10],和T細胞一起接受瞭改造,掩蓋瞭表面的“敵人”信號,不會被CAR-T細胞識別,從而逃脫瞭攻擊,再經過不斷自我復制,從星星之火變成燎原。

所以,現在已經很嚴格瞭的CAR-T制造技術,還是需要不斷改進,在體外培養改造的T細胞中要避免癌細胞的污染,以及避免隨後可能會產生的抗藥性。

通過對CAR-T療法產生抗藥性的病例,可以看出,能夠被T細胞識別、把癌細胞判斷成“敵人”並發動攻擊的“敵人”信號,對於CAR-T療法來說,實在是太重要瞭。

被改造的T細胞其實無法分析對手究竟是不是癌細胞,隻能分得清有沒有信號:有信號就幹掉它,沒信號就放開它。

設想一下,如果正常細胞也攜帶著這個信號分子,T細胞就會不分青紅皂白地發動攻擊,直至全軍覆沒、不死不休,從而帶來很大的毒副作用。

因此,這個信號分子的特異性就非常關鍵。

但是由於癌細胞都是從正常細胞經過復雜的癌變過程才產生的,對於人體來說,癌細胞屬於“自己”的一部分,而不是“敵人”,所以,實際上,想要找到僅僅存在於癌細胞表面、而不存在於正常細胞表面的“敵人”信號分子,其實是很難的。

目前,CAR-T療法在臨床上取得的成功,大都是在由B細胞發展成的腫瘤中,比如B-ALL、B-cell non-Hodgkin lymphoma (NHL)、Diffuse large B-cell lymphoma(DLBL),以及B-ALL。這是因為,被現有技術改造過的T細胞,能特異地識別B細胞表面抗原CD19,從而把病人體內所有的B細胞,不管是癌還是正常,都判斷成為“敵人”,一股腦兒全都消滅掉。

一個人,即使沒有瞭正常的B細胞,還是可以活下去的,問題不大。

要是沒有瞭正常的神經細胞、血管細胞、皮膚細胞……就比較痛苦瞭,這也是CAR-T在部分血液瘤裡取得成功、但在實體瘤裡尚未獲得關鍵突破的原因之一。

能否把CAR-T療法的應用拓寬、用來對付實體瘤呢?這就還需要很多很多的研究工作瞭。

這幾年,CAR-T療法、免疫療法的熱度,都挺高的。

CAR-T療法的成功,讓越來越多人看到瞭免疫療法的前景。而人體的免疫系統,又實在是博大精深,除瞭T細胞以外,還有其它種類的免疫細胞們,具有潛在的攻擊能力,比如NK細胞、巨噬細胞等等。

這些領域,現在也都有很多人在研究利用它們來對付癌癥,能好怎——能用嗎?好用嗎?怎麼用?前景是光明的,道路是崎嶇的,讓我們拭目以待吧。

隻是,大潮之下,難免泥沙俱起。

比如Nature曾經在2018年9月發表過的這篇文章[11],做的是熱度正高的CAR-T/實體瘤問題,蹭熱度蹭得確實好,不但發表在Nature上,還得到瞭Nature和NEJM的評論、推薦,一時風光不已。

結果很快就被發現大量重復使用數據,被撤稿瞭,變成一樁醜聞。

感謝科學界的自凈作用。

不過,科學界的自凈作用,常常也需要一定的時間才能發揮出來。在那之前,讀文獻需謹慎,看新聞要辨別。

參考文獻

[1] Milo, I., Bedora-Faure, M., Garcia, Z., Thibaut, R., Périé, L., Shakhar, G., … & Bousso, P. (2018). The immune system profoundly restricts intratumor genetic heterogeneity. Science immunology, 3(29).

[2] Cazaux, M., Grandjean, C. L., Lemaître, F., Garcia, Z., Beck, R. J., Milo, I., … & Bousso, P. (2019). Single-cell imaging of CAR T cell activity in vivo reveals extensive functional and anatomical heterogeneity. Journal of Experimental Medicine, 216(5), 1038-1049.

[6] Rooney, C., & Sauer, T. (2018). Modeling cytokine release syndrome. Nature medicine, 24(6), 705-706.

[7] Giavridis, T., van der Stegen, S. J., Eyquem, J., Hamieh, M., Piersigilli, A., & Sadelain, M. (2018). CAR T cell–induced cytokine release syndrome is mediated by macrophages and abated by IL-1 blockade. Nature medicine, 24(6), 731-738.

[8] Norelli, M., Camisa, B., Barbiera, G., Falcone, L., Purevdorj, A., Genua, M., … & Bondanza, A. (2018). Monocyte-derived IL-1 and IL-6 are differentially required for cytokine-release syndrome and neurotoxicity due to CAR T cells. Nature medicine, 24(6), 739-748.

[10] Ruella, M., Xu, J., Barrett, D. M., Fraietta, J. A., Reich, T. J., Ambrose, D. E., … & Melenhorst, J. J. (2018). Induction of resistance to chimeric antigen receptor T cell therapy by transduction of a single leukemic B cell. Nature medicine, 24(10), 1499-1503.

[11] Samaha, H., Pignata, A., Fousek, K., Ren, J., Lam, F. W., Stossi, F., … & Ahmed, N. (2018). A homing system targets therapeutic T cells to brain cancer. Nature, 561(7723), 331-337.

資料來源

[1] Milo, I., Bedora-Faure, M., Garcia, Z., Thibaut, R., Périé, L., Shakhar, G., … & Bousso, P. (2018). The immune system profoundly restricts intratumor genetic heterogeneity. Science immunology, 3(29).

[3] https://www.ascopost.com/issues/january-25-2018/against-all-odds/

[4] https://www.thedailybeast.com/todays-aggressive-anti-cancer-therapies-wouldnt-exist-without-jesse-gelsinger

[5] https://emilywhiteheadfoundation.org/

[9] https://www.dana-farber.org/cellular-therapies-program/car-t-cell-therapy/faq-about-car-t-cell-therapy/