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CAR-T细胞治疗癌症实在太牛 CIK疗法还需要吗?

2023年6月健保署署长石崇良透露,目前健保已受理嵌合抗原受体 (CAR)-T 细胞疗法tisagenlecleucel成分药品,用于治疗急性淋巴性白血病(ALL)、复发性大B细胞淋巴瘤(DLBCL)的申请案。

 

这几年,随着免疫检查点抑制剂的出现,免疫治疗已可说是继手术、放、化疗与标靶药物之后,第五种抗癌的主力。不过,很多人可能不知道,免疫疗法除了免疫单株抗体的药物,近年医学界也积极发展免疫检查点抑制剂,为免疫细胞疗法的发展铺出新路;此外免疫细胞疗法利用免疫细胞培养扩增技术,强化病患对抗癌细胞的能力;简单来说,免疫细胞治疗就是要替病患的免疫大军实施「精兵强军」的计划。

 

嵌合抗原受体 (CAR)-T 细胞成功治疗了 B 细胞相关血癌及多发性骨髓瘤患者,这代表了过继姓T细胞疗法领域的重大突破。 然而,CAR-T 疗法并非适合所有癌症患者,并且有些需求仍未得到解决。 特别是,CAR-T细胞的生产成本昂贵、高度技术及专利权密集且药品运送有困难; 此外,CAR-T细胞治疗输注产生的毒性,例如细胞激素释放症候群(CRS)和免疫效应细胞相关神经毒性症候群(ICANS),也是值得关注。

 

细胞激素诱导杀手 (CIK) 细胞等其他的细胞治疗产品,有可能可以克服CAR-T细胞治疗其中一些障碍。 CIK 细胞是多克隆 CD3+CD56+ T 细胞的异质群体,具有 NK 与T细胞的表型和功能特性。 CIK 细胞的细胞毒杀性是通过NKG2D分子的成员参与,并且以不受到主要组织兼容性复合体(MHC)限制的方式发挥作用,针对多种血液肿瘤和实体癌症,且无需事先接触抗原或需要抗原去引发。 CIK 细胞最重要的潜力在于在同种异体环境中其诱导移植物抗宿主病 (GvHD) 反应的能力非常有限,所以引起异体排斥反应通常很轻微。

 

而且CIK 细胞可以藉由采用简单且极其高效的扩增方案可以扩增与生产,可实现效应细胞的大规模扩增,并且CIK与 CAR-T 细胞相比,所需的财务投入也较低。

 

事实上,CAR-T 制造涉及到须于药厂特定设置集中制造设施,且会使用昂贵的 GMP 级病毒载体进行工程设计,而 CIK 细胞生产则在当地监管机构特许核准的 GMP 设施中就可以成功进行,并且 CIK 细胞治疗现已在许多国家获得许可(包括台湾)。 此外,在接受 CIK 细胞治疗的患者中,观察到类似于 CAR-T 细胞疗法的毒性并不存在,从而进一步降低了与患者住院和输注后监测相关的成本,并且可以在诊所环境中提供细胞疗法。

 

到底CAR-T 细胞疗法的局限性在哪? CIK 细胞疗法药如何凭借其独特的功能克服这些缺点呢?

 

重要的是,我们并不是想采用 CIK 细胞方法来取代 CAR-T 细胞疗法,因为 CAR-T 细胞的临床成效是毋庸置疑的,代表了该治疗领域的关键突破。更广泛地考虑是同时实施 CIK 细胞疗法,而CIK 细胞疗法要如何适应CAR-T 细胞疗法的到来,以及CIK如何为那些无法获得 CAR 的患者提供现实的替代选择-T细胞疗法,以及如何作为同种异体移植的桥梁疗法,或是可否成为CAR-T细胞疗法后的巩固疗法。

 

1991年,Schmidt-Wolf和Negrin将原先淋巴激素激活的杀手细胞(LAK)疗法的方案的优化,这是首次CIK细胞的扩增。 他们证明,与以前的 LAK 细胞相比,CIK 细胞在体外和体内均表现出更强的增殖能力和更强的细胞毒杀活性 。

 

CIK 细胞是多克隆CD3+CD56+ T 细胞的异质群体,具有NK或T 细胞的表型和功能特性,可以从不同来源(包括周边血、骨髓和脐带血)、透过精确的扩增方案进行扩增,其中包括定时添加干扰素-g (INF-g)、抗 CD3 抗体和介白素-2。 培养 14 -21天后,大部分 CIK 细胞群主要是由 CD3+CD56+ CIK 细胞、CD3+CD56- T 细胞和一小部分 CD3-CD56+ NK 细胞组成。

 

CIK细胞的最大特点是不会受到主要组织兼容性复合体(MHC)所限制其作用所以可以对多种血液肿瘤细胞和实体癌细胞,具有不受限制的溶解破坏能力,也无需先前的抗原暴露或引发。 CIK 细胞的细胞毒杀性能力是通过NKG2D分子的参与发挥的,这些分子会识别出名为UL16 结合蛋白家族成员(ULBP1-6) 的特定配体以及MHC第一类相关分子A 和B (MIC) A/B,这些都是广泛表达于癌细胞上。

 

为了更好地定义大量培养物中不同细胞组分的功能特征,在临床前研究中,会对CD3+CD56+ 和CD3+CD56- 亚群进行了分类,并在体外和体内测试了它们针对血液恶性肿瘤的细胞毒性。 结果显示,CD3+CD56+细胞由于NKG2D的高表达而保留了杀伤癌细胞的活性。 相反,CD3+CD56- 亚群在表达 NKG2D 时则表现出较差的抗肿瘤能力,表明后者不可能是 CIK 细胞毒性的唯一参与者。 此外,该群体具有高度的增殖性,因为即使是细胞选择后培养物中保留的最少量的 CD3+CD56- 细胞,也能够于注射小鼠的肿瘤中增殖。 然而,研究表明,每个亚群细胞都需要适当的分化、增殖,才能于最终杀死肿瘤,这强调了输注大量 CIK 细胞培养物,而不是输注分选好的亚群之重点。

 

除了 NKG2D 之外,CIK还表达其他 NK 特异性受体,包括 NKp30 和 DNAM-1,尽管与 NK 细胞水平相比较低。 共刺激分子 DAP10 和 ICAM-1 配体 CD244 (2B4) 也可能部分导致了 CI​​K 细胞的毒杀性,但这一点需要更进一步的研究。 事实上,单独的 2B4 不能刺激 CIK 细胞的溶解细胞活性,但在某些情况下可以与 NKG2D 发挥协同作用,进而诱导 CIK 效应器上的 LFA-1 表达,而LFA-1 在 CIK 细胞是功能性结合和细胞毒杀性的关键作用者,但据推测其他表面分子也会参与结合。 引人注意的是,CIK 细胞以多克隆方式去表达 T 细胞受体 (TCR),并且具有与周边血 T 细胞相似的 ab 和 gd 链的比例。 而TCR 下游激活出来的抑制作用并不会影响CIK 细胞的细胞毒杀性,这也证实它们的裂解活性主要依赖于非MHC 限制的杀伤机制,而不是TCR/MHC 限制的方式。

 

最后,CIK 细胞激活后会与靶细胞结合,进而导致颗粒酶和穿孔素的释放,从而引发癌细胞的裂解。 此外, CIK细胞会表达出FcgRIIIa(CD16a)受体, CD16a 受体可以轻松地与单株抗体  结合,因此成为触发了针对肿瘤细胞的有效抗体依赖性细胞介导的细胞毒性 (ADCC) 的强大介质。 因此,使用单株抗体 和其他最近开发的免疫治疗药物,CIK 细胞可以很容易地重新定向到广泛的癌症类型,并且它们的细胞毒杀性能力会进一步增强。

 

为了扩增 CAR-T 细胞,需要进行淋巴分离术,该过程需要数小时,处理体积为 3 至 25 升,目标是收集至少 0.6×109 个 CD3+ 细胞,目标为 2×109 个 CD3+ 细胞。

 

患者的状况(通常经过大量预先处理且血球减少)、收集的 CD3+ 细胞的数量和质量以及单一采血的纯度,特别是污染性骨髓细胞的数量,都是影响CAR-T 细胞扩增的成功转导的因素,可能导致制造失败,从而导致患者退出治疗。

 

相反,对于CIK 细胞的扩增来说,因为当以约5×106 个细胞/kg 的浓度施用时,低至30 ml 的周边血液就足以产生足够的CIK 细胞来重复性治疗体重约70公斤的患者。第一个针对人类CIK 细胞的临床前研究就是从健康捐献者的周边血循环的单核细胞开始,随后从白血病患者中获得的周边血循环的单核细胞,最后是从接受过多重治疗的患者中获得的。 毫无疑问,使用周边血循环的单核细胞是获取CIK起始材料的一种更简单的方法,CIK需要操作的谢液体积极小,但仍然可以获得临床相关剂量的 CIK 细胞。

 

而科学家们现在一直在研究来自健康捐赠者的同种异体“的现成”CAR-T 细胞,以便能够大规模的生产,降低治疗可用性的成本和时间,最终实现更高水平的标准化。 同种异体产品的主要风险是来源于供体和受体之间的 HLA 不匹配而导致排斥反应的发生。 此外,无论是否发生同种异体 CAR-T 细胞的排斥,都可能因此降低 CAR-T 细胞疗法的持久性和疗效的风险。

 

目前针对 B 细胞恶性肿瘤使用了两种主要方法,即使用经过 TCR a 链敲除修饰的 CAR-T 细胞,或是使用缺乏同种异体反应性的替代细胞群,例如 NK 或 gama delta T 细胞; 然而,这两种策略本身都有其自身制造的挑战,包括较长的培养时间和相对的转导阻力。

 

在产品制造方面,CIK细胞似乎比这些替代细胞群更具有优势,因为它们不需要像CAR-NK或CAR- gama delta T细胞那样在扩增期间或之后进行选择,并且CIK具有更高的增殖能力,可以轻松达到临床治疗所需要的相关剂量。 此外,在扩增期结束时,CIK 细胞培养物中不存在有癌细胞,且与其他细胞治疗产品相比,CIK 细胞最显著的特征之一是在同种异体环境中诱导出排斥反应的能力非常有限。

 

在一项发表的同种异体CIK 细胞的第一期临床试验中,研究输注捐赠者来源的CIK 细胞,在一半患者中表现出一定的临床活性,急性排斥反应从未超过2 级,在后续研究中排斥反应的发生率甚至更低。

 

此外,来自脐带血的 CIK 细胞也已经被分离并且进行了临床测试,由于其免疫原性较低,因此成为同种异体免疫治疗细胞扩增的最佳起始材料; 因此,接受者和捐赠者之间较高程度的 HLA 不匹配,是可以容忍的。 来自脐带血的 CIK还具有通过冷冻保存可以离体扩增细胞,进而提供“现成”产品的潜力。 多项研究表明,CIK 细胞可以从少量新鲜收集的脐带血(10-15 毫升)中有效扩增,甚至可以从来自脐带血的 CIK细胞疗法袋子的冲洗物中得到有效得扩增。 来自脐带血的 CIK细胞表现出与周边血细胞相当的表型和抗肿瘤得活性,可以通过多次输注 CIK 细胞来扩增足够的细胞来治疗患者。

 

台湾法规要求免疫治疗细胞需要合乎GMP 的生产。

 

扩增数百万或数十亿个细胞(这是治疗患者所需的数量)将需要使用大约一百个传统的 T175 培养盘。 在 GMP 环境中处理如此大量的培养盘非常麻烦,并且有许多限制。 因此,已经开发了几种封闭系统,大大减少了细胞操作,从而减少了微生物污染的风险,并确保了更高水平的标准化。

 

生物反应器(Bioreactors)依靠培养容器的机械摇动来保证细胞扩增过程中营养物质的充分分布和气体交换。 然而,生物反应器价格昂贵,需要大量新鲜培养基,需要频繁调整细胞密度,并且通常一次只能扩增一批细胞; 因此,GMP设施需要有多个生物反应器来保证一批以上的生产。 此外,生物反应器必须接受定期得检定。 因此,已经开发了符合 GMP 的细胞扩增替代系统,例如:透气的快速扩增 G-Rex 装置 (Wilson Wolf),它是一次性的、符合 GMP 的、非常简单的封闭式培养容器,可以容纳在标准孵化器当中。 它们在容器底部配有平坦的透气硅胶膜,可以实现有效的气体交换。 G-Rex 培养瓶的结构允许增加细胞上方培养基的深度,从而优化细胞增殖和存活。

 

此外,G-Rex 中的细胞静态生长,有利于淋巴细胞增殖,而淋巴细胞往往会成簇姓得生长 , GRex 培养装置已用于多种细胞类型的离体扩增,例如细胞毒性T 细胞、肿瘤浸润淋巴细胞(TIL)、调节性T 细胞(Treg)、NK 细胞和还有 CAR-T 细胞。

 

已经有人证明了使用无血清方案从少量健康捐赠者得周边血中扩增 CIK 细胞的功效和可行性,并将结果与​​传统 T 排养皿中的标准培养物进行了比较。 G-Rex 中 CIK 细胞的培养会让细胞扩增效率显著提高,细胞数量增加了 752 倍,CD3+CD56+ CIK 细胞会富集,CD8+ 细胞比例会更高,并且分化程度较低,这可以有助于持久的治疗反应和体内持久性。 值得注意的是,与其他方案不同的是,CIK 细胞如果使用无血清培养基进行有效的扩增,这消除了病毒感染的风险和批次间的差异,因为培养补充剂的成分例如: AB 血清、冷冻血浆或血小板裂解物每个批次会有不同。

 

事实上,早期在培养物中添加Blinatumumab(一种同时靶向效应器上的CD3 和靶向细胞上的CD19 的双特异性抗体)导致了临床需要得CIK 细胞数量可以同时扩增,并完全消除了恶性得B 细胞部分。在扩增开始时没有任何磁力选择或细胞分选。

 

目前CIK 细胞疗法还被用作于针对CD123+/CD33+ 急性髓性白血病(AML)、CD19+ 急性淋巴细胞白血病(ALL) 、ErbB2+ 横纹肌肉瘤(RMS) 、 CSPG4+和 CD44v6+软组织肉瘤。 CAR 修饰的 CIK 细胞疗法(CAR-CIK)透过内在的 NKG2D 介导和 CAR 特异性靶向发挥抗肿瘤活性。 2020 年,Magnani 等人。 首次报导了在临床上施用 CAR-CIK细胞疗法。 多中心的早期临床试验(NCT03389035)评估了造血干细胞移植后复发的急性B淋巴细胞白血病患者,输注同种异体的抗CD19 CAR-CIK疗法的安全性和可行性。 四名儿童和九名成人患者接受了单剂量的 CAR-CIK 细胞输注。 接受最高剂量的 7 名患者中有 6 名在第 28 天达到肿瘤完全缓解,仅在最高剂量时报告了 1 级和 2 级细胞激素释放症候群的毒性。 令人印象深刻的是,没有观察到急性排斥反应、神经毒性或剂量限制性毒性。

 

CIK细胞疗法的创新组合策略

CIK 细胞在的大量临床前和临床研究中展示了其所有潜力。

 

CIK细胞疗法的组合策略时,CIK细胞群为开发创新治疗方法提供了更多可能性。 除了已经在许多临床试验中证明CIK细胞疗法与有效的化疗、抗PD-1抗体和树突细胞的组合外,CIK细胞疗法和单株抗体或双特异性抗体(bsAb)的同时并用可以增强治疗的疗效,特别是在实体癌症中。实体瘤具有高度异质性,并且含有由基质细胞支持的转化性肿瘤细胞,CIK细胞疗法的创新组合有望可以改善肿瘤部位的免疫浸润的运输、持久性、增殖和细胞溶解活性。 CIK 细胞可与单株抗体结合使用,以抗原特异性方式重新定向其细胞毒杀的活性。 如前所述,CIK 细胞上表达的 CD16a 的结合能够发挥有效的 ADCC。 CIK 细胞与抗EGFR或抗Her2的单株抗体结合,可以发挥有效的ADCC,导致体内裂解活性增加和更大的治疗效。 CIK 细胞和单株抗体的组合,也被证明对血液恶性肿瘤有效。 在临床前研究中,当与抗 CD20单株抗体 Rituximab 或 Obinutuzumab联合使用时,CIK 细胞可以有效地重新靶向 B 细胞的细胞系和癌细胞,表现出高度细胞毒性。

 

除了 CD16a 之外,CIK 细胞还表达了 CD3 和 CD5 ,它们可以藉由双特异性抗体的给予所触发。这两种组合可以复位向的 CIK 细胞针对分别显示出CD19+ 和 CD20+ 的靶肿瘤细胞发挥其细胞毒杀性。

 

CIK 细胞疗法与抗EGRF与 CD3x的双特异性抗体联合使用,可以改善细胞毒杀性,这种方法已针对其他表达 EGFR 的肿瘤细胞系(如大肠癌、肺癌、结直肠癌、宫颈癌和前列腺癌)以及胶质母细胞瘤的试验中得到证实。 对于卵巢癌,由于其肿瘤细胞上有 Her2 高度表达,CIK 细胞疗法合并抗HER2与 CD3x的双特异性抗体使用正在研究其可行性。 值得注意的是,一项有希望的第二期临床试验证明了CIK 细胞与抗CD3-MUC1/CEA/EpCAM/GPC3的双特异性抗体联合使用  治疗原发性肝细胞癌的临床疗效和安全性(NTC 03146637) (137 ),结果是生化指标没有明显变化,也没有观察到3级不良反应; 此外,肿瘤标志物的浓度显著降低。

 

如今,免疫检查点抑制剂已成为癌症免疫治疗的重要策略,因为它的目的是阻断免疫耐受机制并恢复T细胞的抗肿瘤功能。 在最关键的免疫检查点分子中,CIK 细胞会强烈表达 TIM-3、LAG-3、CD200R 和 BTLA,而 PD-1 或​​ CTLA-4 则很少表达。

 

CIK 细胞疗法与双特异性抗体或单株抗体结合的方法,可以得到广泛的实施和应用。 重要的是,只需要改变所需的双特异性抗体或单株抗体这些方法就可以立即应用于极其广泛的不同的肿瘤类型与临床状况,而不需要像CAR T疗法对细胞进行基因改造。

 

在癌症免疫细胞治疗的领域,CAR-T 疗法的局限性,为改进和潜在开发其他细胞治疗方案提供了机会。 CIK 细胞可能是一种较具有吸引力的替代方案,因为它的使用较为简单、省时且可以用经济高效的方法来制造,该方法需要最少的技术干预。并且避免到使用昂贵的设备。 这一过程可以在当地政府特许的细胞工厂中实际地实现,从而使当地医院更容易获得该项细胞的治疗。

 

尽管CIK细胞已开发出30多年前,但与已获得FDA加速核准并在全球范围内销售的CAR-T细胞疗法相比,CIK细胞仅限于学术界研究或只能为特许范围之下的商业产品。

 

CIK细胞临床研究的有高度异质性的问题,使得全面了解其真实临床疗效更具挑战性。 从制造过程开始,有许多不同的方案,包括培养基、刺激浓度和使用的细胞激素,以及在培养物中添加细胞激素的时间所得CIK细胞的抗肿瘤能力、免疫表型和细胞激素分泌可能略有不同。 此外,临床试验报告中通常不会呈现输注前细胞治疗产品的表征,并且 CIK 细胞进一步与其他疗法的组合也使得数据解释变得复杂。 毫无疑问,CIK细胞临床试验在研究设计、输注细胞数量、临床评价等方面更高的标准化,将有助于对结果进行更全面的比较和理解,更好地解释治疗的效果,从而支持更广泛的应用。

 

总体而言,现有数据表明 CIK 细胞疗法适合预防癌症复发、改善生活质量,并延长患者的存活时间以及增加疾病的控制率。 然而,只有依靠不同国家临床中心、标准化程序和统一临床反应评估的大型随机多中心的3期临床试验,才有机会明确确定CIK细胞方法的治疗潜力。

 

 

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