可否来份“七分熟”的肿瘤？新一代小分子控制技术精确调控CAR-T细胞“加热”肿瘤

2019年7月31日/医麦客 eMedClub/--如果免疫系统由于肿瘤“冷”(或免疫抑制)环境无法识别或与肿瘤相互作用，那么，没有哪个免疫治疗将是有效的。

这是目前以CAR-T疗法为主的免疫治疗所面临的最主要的问题。尽管近年来CAR-T疗法在治疗B细胞癌和多发性骨髓瘤方面取得了成功，但开发CAR-T疗法治疗实体瘤却面临着更大的挑战。

CAR-T细胞不能增殖到足够高的水平，肿瘤微环境具有免疫抑制作用，肿瘤细胞因失去靶抗原表达而逃避治疗，这些都是实体肿瘤治疗的障碍。研究发现增强肿瘤内部和周围的免疫系统有助于CAR-T治疗实体肿瘤的效果。那么，如何将一个“冷”的、无反应的肿瘤转变为一个“热”的、免疫细胞可接近的肿瘤或许是首先需要克服的挑战。

小分子药物控制平台：精确调控CAR-T细胞

我们可以通过激活针对实体肿瘤的免疫调节分子，如IL-12和分化配体簇(CD40L)，来“加热”肿瘤从而增强CAR-T的效力。也可以通过在CAR-T细胞上表达IL-12或CD40L来制造一个“多功能”CAR-T细胞增强其效果。然而，使用激动性抗体或其它激活剂激活会导致与不良临床事件相关的全身免疫激活，从而限制了治疗的应用。因此，如何最好地激活这些分子一直是人们关注的问题。

致力于开发可控制的细胞和基因疗法的Obsidian Therapeutics设想如果能用小分子更精确地控制这种免疫激活，并将其应用于CAR-T细胞，增强它们对实体肿瘤的活性，效果会是如何？

Obsidian正在开发的通过添加小分子药物来控制治疗性蛋白活性的合成生物学平台由三部分组成：一个小蛋白(称为药物反应域，DRD)、一个治疗蛋白(附属于DRD)和一个小分子药物(附属于DRD)。这项技术主要包括两部分：第一部分是安装在基因载体中的合成生物框（synthetic biological cassette）。它能将全人源的小型不稳定结构域连接在想要表达的蛋白之前，产生融合蛋白。第二部分是能控制该合成生物框的小分子药物（这些药物均已被美国FDA批准，且不会引起免疫抑制）。

▲ Obsidian的独有技术平台（图片来源：Obsidian官方网站）

该平台首次提供了一种开发新一代细胞和基因疗法的技术，其中蛋白质活性的水平和时间由FDA批准的小分子药物以剂量依赖的方式完全控制。

Obsidian的这一项平台技术基于斯坦福大学ThomasWandless所做的研究，2006年，他们发现他们设计的一些蛋白质不稳定并且很快在细胞内降解，但是当它们与某些小分子结合时能变得稳定，有效防止降解并使蛋白质保持完整。因此它们的名称为“药物响应结构域”或DRD。

Wandless实验室还将DRD蛋白与另一种蛋白融合，其功能可由DRD直接控制：如果DRD不稳定，两种蛋白都会迅速降解，但如果DRD被小分子稳定，那么DRD及其融合蛋白将在细胞中持续存在，使融合蛋白具有活性并发挥其功能。Wandless实验室在小鼠模型中验证了这个平台的实用性。

现在，Obsidian公司已将该平台应用于CAR-T细胞。总的思路是通过添加小分子药物来控制治疗性蛋白的活性。在细胞和动物模型中测试DRD-治疗性蛋白质，通过病毒载体将复合物添加到CAR-T细胞中,DRD-治疗蛋白复合物在CAR-T细胞内形成；而通过添加小分子药物可以控制复合物的降解或保持活性。这种小分子药物可进入CAR-T细胞，与DRD蛋白相互作用。如果小分子不存在，那么DRD是不稳定的，DRD和附着的治疗蛋白都会迅速降解。如果存在这种小分子，它就会与DRD结合并使其稳定，从而使DRD和治疗性蛋白能够持续存在，并通过CAR-T细胞表达，从而使其功能正常。

▲ 图片来源：Obsidian官方网站

CAR-T细胞注射入患者体内，然后再给予小分子药物以激活CAR-T中治疗性蛋白的表达。该平台可以通过添加或多或少的小分子药物来控制剂量依赖性；添加少量药物，只表达部分DRD蛋白复合物，添加大量药物，所有DRD蛋白复合物都能表达。这样治疗性蛋白质可以以可控的程度发挥其正常功能。理论上治疗蛋白的选择是没有限制的，Obsidian正在探索的治疗性蛋白质包括IL-12，CD40L和IL-15，它们均可调节免疫系统，小分子药物已经获得FDA批准。

Obsidian的这个技术平台除了改变肿瘤微环境以使“冷”肿瘤变“热”之外，还可用于控制增加细胞持久性，调节抗原识别，减少或消除治疗前预处理需要的蛋白质。“这就像一个光开关调节器——治疗蛋白的功能可以由我们添加多少小分子药物直接控制。”Obsidian的首席执行官Paul Wotton表示“我们的平台首次允许对细胞疗法中的蛋白质活性进行精确的药物控制。”

Paul Wotton

Obsidian在今年早些时候宣布与Celgene的合作开发其治疗平台，使用不稳定域技术控制肿瘤细胞治疗中IL-12和CD40L的表达。到目前为止，Obsidian的所有研究都在临床前阶段，Obsidian正在设计IND研究，以期尽快进入临床研究。

新药的开发从来都不只是一家之地

在药物研发领域，对于任何一个可以取得突破性进展的方面都会聚集众多开发者的目光。目前，也有多家公司在致力于开发将“冷”肿瘤转为“热”肿瘤的技术，试图突破癌症免疫疗法的困局。例如，Immunovative Therapies正在研制疫苗和专利免疫细胞，使冷肿瘤变热。

还有一些致力于改变特定的免疫细胞来“加热”冷肿瘤的公司。Venn Therapeutic 开发了一种针对整合蛋白（一种在细胞外表达的受体，特别是在肿瘤的发展过程中）的抗体，相互作用并激活TGF-β，一种称为细胞因子的免疫细胞，可调节免疫系统。

Checkmate Pharmaceuticals的主要候选药物是一种特殊类型的短合成DNA分子（CpG寡核苷酸），可激活肿瘤周围某些免疫细胞上的受体，例如TLR-9，受体一旦被激活，这些免疫细胞就会将其他类型的免疫细胞募集到肿瘤中，使肿瘤变得“热”。这可以与检查点抑制剂（一种特定类型的免疫治疗药物)配合使用，增强抗肿瘤免疫系统的效果。

ZIOPHARM正在开发一种基因控制的白细胞介素-12(IL-12)，既可以作为单一疗法，也可以与免疫检查点抑制剂一起使用。IL-12可以刺激免疫系统识别癌细胞，而不受肿瘤抗原的影响，但它需要被选择性激活，以避免不良副作用。携带IL-12基因的“开关”和基因的腺病毒载体被直接注射到肿瘤中，使IL-12只在肿瘤中表达。患者服用药物(Veledimex)激活IL-12表达，IL-12的表达呈剂量依赖性，因此Veledimex的服用量与肿瘤中IL-12的表达量相关。

另外，在药物开发的过程中，还有一股不可忽视的力量正发挥着越来越重要的作用，那就是合同研发及生产相关服务（CDMO）公司。尤其是在在细胞及基因治疗药物开发中，适当的将一些不涉及核心创新性的、较通用性的部分交由CDMO去完成是提高研发速率和整体资金利用效的好办法。国外的CDMO起步较早，近几年国内的CDMO产业也迅速发展，其中吉凯基因的CDMO平台是国内少有的兼有质粒载体、病毒载体和免疫细胞三者CDMO全流程一站式服务平台。

吉凯基因在病毒载体制备和肿瘤生物学研究的技术服务有十余年的经验，同时在2014年就布局CAR-T领域，2015年后开展了30余例临床研究，因而对以CAR-T为代表的的细胞及基因治疗领域有很深刻的理解，在进行CDMO服务的时候一直秉承“以终为始”的理念，基于自己多年的经验和深刻的理解，基于客户需求提供最适宜的解决方案。

吉凯基因已建成2个GMP车间，分别按照B+A和C+A来设计，以满足不同客户的不同产品的要求，总共拥有2条质粒载体生产线，4条病毒载体生产线和2条免疫细胞生产线，加上QC实验室等共约3000平米。

在病毒载体方面，是吉凯最有优势的部分。在上游阶段吉凯既有基于细胞工厂的贴壁细胞生产工艺，又有基于生物反应器的悬浮细胞无血清生产工艺，在下游纯化和制剂方面也积累了丰富的经验，形成的工艺回收率高、感染效果好，稳定性好。目前可以提供慢病毒、腺相关病毒（AAV）的工艺开发和GMP生产服务，满足客户要进行的研究者发起的临床研究和IND的需求。

结语

每一项药物相关新技术的诞生与突破都会给无数患者带来新生的希望，我们共同期待这项精准调控技术能早日进入临床。而每一个新药最终用于临床的时候都是汇聚了从研发到生产，再到应用等多方面的投入的，创新药物的发展离不开药物研发及相关行业的共同推动。