基因“魔剪”對抗惡性腫瘤 初步証實可行

盛 利

2020年06月03日09:21  來源:科技日報
 
原標題:用基因“魔剪”對抗惡性腫瘤 新研究初步証實可行

日前,《自然·醫學》在線發表了全球首個CRISPR用於腫瘤治療的人體I期臨床試驗結果,該研究的試驗對象是晚期非小細胞肺癌患者,通過使用“魔剪”技術編輯非小細胞肺癌患者T細胞的PD-1基因后再回輸到患者體內展開治療。

在第三代基因編輯中,外號“魔剪”的CRISPR/Cas9基因編輯技術已廣泛應用於各種臨床研究中。此次發表的研究論文,進一步証實了CRISPR基因編輯在腫瘤治療領域的可行性。

CRISPR/Cas9是一種用來搜索、剪切、替換DNA特定序列的特殊DNA剪切系統。與傳統限制性內切酶相比,它可以識別多個不同的DNA位點,相當於一個“可調的分子剪刀”。此次I期臨床試驗中,除了要驗証基因編輯細胞在人體應用的安全性問題,還要進一步探索這種方案在個性化精准治療方面的可行性,及在安全、可行的前提下,能否觀察到靶基因的編輯效應。

這項臨床實驗究竟是在什麼背景下展開的?具體是怎麼實施的?效果如何?什麼時候能進入臨床應用?日前,科技日報記者採訪了業內相關專家。

受PD-1單抗啟發 篩選患者曾是一大難題

化療、放療等常規腫瘤治療手段往往“殺敵一千,自損八百”,對人體免疫系統會造成較大損傷。

隨著PD-1單抗藥品在2014年末上市,癌症患者似乎看到了一絲曙光——通過跟PD-1蛋白結合阻擋一種信號通路,可防止腫瘤細胞誘導的免疫細胞程序性死亡並徹底破壞腫瘤細胞誘導的免疫耐受“陰謀”。但這種PD-1單抗也存在弊端:比如為了阻止癌細胞不斷增殖,需對患者持續注射,整體成本比較高。“按當時的價格,每人每年的花費要高達90萬至120萬元人民幣。”上述論文並列第一作者、成都美杰賽爾公司首席科學家鄧濤說,那個時候PD-1單抗藥物在國內還沒有仿藥,也不能合法進口。

隨著腫瘤免疫治療和細胞治療時代的開啟,盡快開發出創新的細胞生物治療技術和產品,成為腫瘤患者和臨床專家共同的期待。那麼,能否用最前沿的基因編輯技術直接把T細胞上的PD-1基因刪除呢?鄧濤說,團隊研究認為這一設想可能會與PD-1單抗藥物治療有異曲同工之效,如果能夠部分形成免疫記憶細胞,或許治療上更為徹底,隨著未來規模化生產,成本也相對可控。

此次全球首個CRISPR用於腫瘤治療的人體I期臨床試驗,由四川大學華西醫院盧鈾教授課題組和產品開發方的鄧濤團隊合作完成。鄧濤向記者介紹,在I期臨床試驗啟動初期,尚無任何先例可循,其中僅為完成國際新藥標准所要求最低11例患者的目標,研究團隊就摸索了2年時間。“最大的難題之一是篩選患者。”團隊成員、美杰賽爾技術總監喻堃博士說,入組患者至少要滿足兩個條件:第一,必須是通過標准的一線、二線、三線治療無效的晚期患者﹔第二,其腫瘤細胞有PD-1靶基因表達。

“有些患者還沒等到編輯細胞培養到足夠使用的數量,人就‘走’了。”鄧濤說,團隊在2016年年中到2018年年底期間,按標准的I期臨床試驗要求進行數據處理,最終呈現出完整的I期臨床試驗結果。

六大環節完成試驗 T細胞分離出來再“武裝”

如果患者的免疫功能良好,腫瘤並不可怕。癌細胞是可以被免疫監視功能識別、抑制、清除的,即便少數存在於體內,患者也能與之“和諧共處”。然而,當“狡猾”的癌細胞一旦突破了人體免疫細胞防線,大肆轉移、增殖,就很難被“消滅”了。從某種角度來說,基因編輯T細胞治療就是重新“武裝”人體衛士——免疫細胞,發揮免疫殺傷作用、控制腫瘤生長、清除癌細胞。

那麼,在該臨床試驗中,基因編輯技術具體是如何實施的呢?此次研究試驗的實施流程主要包括篩選患者、抽血、成分分離(T細胞提取)、進行基因編輯、工程化擴增及第三方檢測、回輸人體等6大環節。

鄧濤舉例說,像抽血環節,一般抽50—100毫升的外周血,然后配送到相關GMP(滿足優良制造規范的要求)潔淨細胞實驗室﹔在基因編輯環節,研究人員利用“魔剪”技術把PD-1基因剪切、重新連接,以消除PD-1基因的蛋白表達﹔在工程化擴增環節,需將編輯的T細胞在GMP實驗室進行大規模擴增、相關基因編輯及細胞質控檢測。此外,編輯后的T細胞還要送到第三方平台去檢測,以確定其安全且無任何污染﹔而在回輸人體環節,則要將合格的細胞制品配送到GLP(優良實驗室規范的簡稱)病房,在嚴密監控下回輸到患者體內。

“在臨床試驗操作過程中,不同患者採取的治療方案是有差異的,在針對重症患者的監護、治療方面往往需要採取更為復雜的綜合方案。”喻堃說,這是因為晚期重症患者免疫細胞相對脆弱,編輯T細胞成活率、擴增都要更難,所以需要付出更多的心血和更優化的工藝。

鄧濤還表示,與干細胞、胚胎細胞在人體內“永生”、繁殖、傳代不同,這種編輯后的免疫細胞是終末分化細胞,幾個月內就會正常的代謝直到從人體排除,幾乎不會產生遺傳風險。

驗証安全性可行性 目標雖已達到但還需擴大樣本

“隨著治療的進行,腫瘤組織中TIL(腫瘤浸潤淋巴細胞)和外周血PBMC(外周血單個核細胞)的免疫多樣性逐步升高……這說明了該治療對重建患者免疫生態起到極大的作用……”這是論文對此次實驗效果的分析描述。

喻堃說,目前已入組的11例常規治療無效晚期患者在接受基因編輯T細胞回輸治療后,均無三級以上的副作用,有3例達到了8周穩定的療效。此外,脫靶事件的中位突變頻率僅0.05%。

這項備受矚目的新技術何時才能投入到一線治療?“我們正在啟動向國家藥品監督管理局申報新藥臨床試驗(IND)。”鄧濤說。與此同時,很多人也在擔心,萬一價格太貴怎麼辦?喻堃對此表示,隨著工藝流程進一步優化,成本會進一步顯著下降。

目前CRISPR基因編輯技術主要用於遺傳病、艾滋病、腫瘤等的治療。其中,在遺傳病方面,張峰團隊用CRISPR技術治療單基因遺傳疾病——Leber先天性黑蒙10型(LCA10),目前已有臨床實驗正在進行﹔在治療艾滋病方面,北大鄧宏魁團隊將CCR5基因從病人造血干細胞上去除並移植回病人體內,以期達到長期低毒生存的較佳狀態﹔而在治療腫瘤方面,鄧濤團隊與美國卡爾·朱諾團隊分別在肺癌治療、骨肉瘤治療方面取得相關臨床結果。

“這些基因編輯臨床試驗最大的風險是如何保証精確性。如果一旦剪錯了基因,就容易出現脫靶風險。這類風險主要針對生殖細胞和胚胎干細胞編輯領域時更要關注和謹慎,而對於成熟T細胞等成體細胞的編輯,該類風險就小得多。”鄧濤表示,“此次I期臨床試驗的主要目的,就是驗証安全性和可行性,現在目標已達到。”

(責編:趙竹青、呂騫)