細胞藥物開發的複雜水平
撰文：步步先生
首發：幹細胞者說
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細胞治療正如雨後春筍般興起，為諸多難治性疾病提供了一條有效治療途徑。全球正在活躍的細胞治療臨床試驗共有1705項（其中，T細胞767項；幹細胞620項、DC細胞136項、NK細胞佔116項、菌群48項、紅細胞39項、單個核細胞27項和血小板7項）。
這裡的“臨床試驗”限定在美國臨床試驗資料庫（ClinicalTrials.gov）註冊，狀態為尚未招募、招募的臨床試驗，是指活躍的臨床試驗。（本文資料截止2020年8月）
1 T細胞臨床試驗
在過去十年中，T細胞臨床試驗增加變得突飛猛進，這歸功於CAR-T療法的巨大成功。目前，T細胞是所有細胞治療臨床試驗中研究最多的細胞型別，佔總臨床試驗的45%。
臨床試驗中T細胞療法的現狀。
767個T細胞臨床試驗：基因修飾（GM）或非基因修飾（NGM）T細胞。GM類臨床試驗分為：CAR-T細胞；TCR-T細胞或其他。同樣，NGM類臨床試驗分為：病毒特異性T細胞；TAA特異性T細胞或其他。
1 GM類T細胞臨床試驗
T細胞臨床試驗大約77%屬於GM細胞。GM類T細胞臨床試驗分為：CAR-T細胞、TCR-T細胞或其他。
第一類，當然是CAR-T療法。
T細胞臨床試驗63%都是CAR-T細胞。目前獲批CAR-T療法靶點主要是CD19，但CD19僅佔37%，其他靶點包括BCMA、CD22和CD20。所有這些靶點加上CD19，佔CAR-T試驗的58%，這說明B細胞癌的適應症繼續佔主流。雙靶點CAR-T療法，治療血液瘤的一種思路。兩種不同靶點出現在同一細胞上，或兩種不同的CAR-T產品共同輸注。這種策略可能降低複發率（透過靶向和消除對CD19靶向治療耐藥的癌細胞）。
實體瘤靶點不明確、T細胞浸潤不足和腫瘤微環境的存在，這導致CAR-T治療實體瘤基本無效。CAR-T臨床試驗中，約24%屬於實體瘤。最常見的靶點是GD2（神經母細胞瘤和黑色素瘤）、間皮素（間皮瘤和卵巢癌、胰腺癌、結腸癌等）、HER2（轉移性乳腺癌）和GPC3（肝癌）。靜脈給藥，CAR-T治療實體瘤最常見的給藥途徑（75%）。當然，也有其他給藥途徑，如腹腔內、腦室內/腔內、瘤內、肝內動脈、胰腺內（經脾靜脈或動脈），還有胸腔內給藥。預防T細胞衰竭、提高靶向特異性和促進組織浸潤的設計，是CAR-T治療實體瘤成功的關鍵。
第二類，就是TCR-T細胞。
T細胞臨床試驗12%屬於TCR-T細胞。TCR-T臨床試驗大約81%的靶點是實體瘤獨有的。常見適應症，包括肝細胞癌、黑色素瘤和頭頸部鱗狀細胞癌。TCR-T細胞大多為自體（88%）
第三類，經基因修飾的T細胞。這類T細胞通常進行過基因修飾，可誘導自殺基因、受體表達或細胞因子等治療有效載荷的分泌。主要使用異體細胞。這類T細胞亞群包括Treg、TIL和Th。
2 NGM類T細胞臨床試驗
T細胞臨床試驗大約24%屬於NGM類T細胞。NGM類T細胞臨床試驗分為：病毒特異性T細胞（VST）、TAA特異性T細胞（TAA-T）或其他。
第一類是病毒特異性T細胞（VST）
VST通常是異體（70%），細胞通常從配型好的移植供體中分離，或從病毒感染康復後的供體中分離。VST用於治療癌症、移植相關病和感染病。VST可用於消除病毒誘導的癌症。VST還可用於治療造血幹細胞移植後發生的病毒感染。最常見的靶點是鉅細胞病毒和EB病毒。VST也可用於治療與癌症和移植無關的病毒感染（如HIV和SARS-CoV-2）。
第二類是TAA特異性T細胞（TAA-T）
TAA-T主要是自體（74%）。NY-ESO-1、PRAME和尿生物素是最常見的靶點。TAA-T可進行個性化治療，產品由多個治療TAAs的細胞混合物組成，可直接從患者中分離出來。TAA-T臨床試驗大約有2/3用於治療實體瘤。
非靶向佔NGM類T細胞臨床試驗的40%，包括各種沒特定靶點的T細胞。通常來源外周血，包含TIL和Treg等。TIL主要用於實體瘤治療。Treg主要用於治療GVHD和自身免疫病。
2 幹細胞臨床試驗
幹細胞一直處於細胞治療臨床領域的前沿。目前，幹細胞佔目前所有細胞臨床試驗的36%，範圍涵蓋10個主要適應症。幹細胞臨床試驗的細胞來源包括HSC（44%）、MSCs（46%）、神經幹細胞（2%）、骨髓幹細胞（3%）和其他。
臨床試驗中幹細胞療法的現狀。
620個幹細胞臨床試驗，分類：a)造血幹細胞；b)間充質幹細胞；c)神經幹細胞；d)骨髓幹細胞；e)其他（心臟幹細胞、角膜緣幹細胞和內皮祖細胞）
1 造血幹細胞臨床試驗
造血幹細胞佔幹細胞試驗的44%，主要用於造血幹細胞移植。大多數造血幹細胞臨床試驗（69%）適用於紅細胞相關病，其餘適應症包括實體瘤、與白細胞相關的非惡性血液病、免疫缺陷、自身免疫和移植相關疾病。大多數造血幹細胞試驗（61%）使用異體細胞，因為需用健康供體造血幹細胞替代患者的惡性免疫細胞。細胞通常來源於配型好的供體骨髓血或臍帶血。自體細胞移植的優勢是排異風險低，患者耐受性好。
1）適應症：腫瘤
主要適應症是血液瘤（51%），大多數使用異體細胞（71%）。目前，基因修飾的造血幹細胞（GM-HSC）療法尚未獲得FDA批准，正在臨床進行安全性和有效性研究。另一種適應症是實體瘤（大約佔9%）。大約58%的臨床試驗利用自體細胞。因為在實體瘤中，目標是增強現有的免疫系統。值得注意的是，所有實體瘤的3期臨床試驗（26%）均用於治療腦轉移或神經外胚層癌。
2）適應症：紅細胞相關病
適應症是與紅細胞相關疾病（大約佔18%），適應症包括鐮狀細胞病、貧血和地中海貧血等。NGM-HSC療法主要使用異體細胞（64%），而GM-HSC療法僅使用自體細胞（36%）。這是因為自體GM-HSC可以在體外進行修飾，以表達正確的靶基因序列，從而生成含有功能蛋白的細胞。歐盟EMA 批准 2 種基於GM-HSC的細胞和基因療法，Strimvelis 用於腺苷脫氨酶缺乏症 (ADA-SCID)，Zynteglo 用於治療輸血依賴性地中海貧血症。
3）適應症：免疫相關的病
適應症是用於與白細胞和免疫缺陷相關的非惡性血液疾病。在一小部分試驗（4%）中，造血幹細胞用來探索治療自身免疫病。適應症包括多發性硬化症（MS），系統性硬皮病和克羅恩病。數量較少，但晚期試驗的相對比例較高。
2 間充質幹細胞臨床試驗
間充質幹細胞（MSCs）佔幹細胞臨床試驗46%。MSCs來源包括骨髓、脂肪、臍帶華爾通氏膠和胎盤等。大多數MSCs療法都採用異體細胞（65%），MSCs“現貨型”產品已成為未來發展趨勢。根據關鍵作用機制。MSCs臨床試驗大致分為兩類：組織修復和免疫調節。
1）組織修復
MSCs臨床試驗大約32%集中在組織修復應用。退行性病變是一個重要應用方向。使用MSCs治療骨關節炎有30項試驗。一種用於治療骨關節炎的自體脂肪MSCs產品JointStem，已經證明了安全性和初步有效性。神經退行性疾病也是MSCs治療的一個方向。其中有7項用於阿爾茨海默病，2項用於帕金森病，3項用於亨廷頓病。此外，退行性病變方面的適應症還包括椎間盤退行性變、衰老性虛弱等。創傷修復也是MSCs治療的另一個重要方向，有23項試驗（8%）。目前正在研究創傷性腦損傷、脊髓損傷、急性腎損傷、缺血再灌注損傷等。
2）免疫調節
MSCs臨床試驗大約49%集中在免疫疾病的治療。MSCs療法的第二大疾病是自身免疫病（18%），包括類風溼性關節炎（RA）、1型糖尿病（T1DM）、多發性硬化（MS）、系統性紅斑狼瘡（SLE）等。MSCs在非自身免疫病中也擁有前景廣闊（14%）。正在進行的適應症包括支氣管肺發育不良、肝硬化、急性和慢性胰腺炎、慢性阻塞性肺疾病（COPD）和腎小球腎炎的治療。
MSCs臨床試驗大約13%用於感染病。隨著COVID-19大流行，MSCs已經進入治療SARS-CoV-2感染的臨床，已有兩項試驗進入了2/3期。Remestemcel-L就是一種代表，最初用於兒童aGvHD，現在正在進行用於治療COVID-19 引起的ARDS的3期臨床試驗。
MSCs臨床試驗大約4%用於治療移植相關疾病。比如用於治療aGvHD和器官移植排斥反應，尤其是肝、腎和肺。
3 其他幹細胞
其他幹細胞（包括神經幹細胞、骨髓幹細胞、心臟幹細胞、內皮祖細胞、角膜緣幹細胞和多能成體祖細胞等），僅佔10%。應用範圍相對狹窄。神經幹細胞的適應症包括星形細胞瘤、膠質瘤、帕金森病、視網膜色素變性和脊髓損傷。肺幹細胞的適應症包括特發性肺纖維化和間質性肺疾病，用於視網膜色素變性的視網膜祖細胞，以及用於免疫調節的多能成體祖細胞。
3 DC和NK細胞臨床試驗
DC細胞和NK細胞臨床試驗的現狀。
a)136項DC細胞臨床試驗；b)116項NK細胞臨床試驗。
DC臨床試驗
DC疫苗是臨床試驗的熱門領域，大約93%的臨床試驗用於癌症治療，其餘適應症包括自身免疫病、感染病和移植相關病。
大多數DC試驗（89%）使用自體細胞。異體細胞適應症主要在白血病和肝移植。DC疫苗試驗包括給藥途徑、免疫刺激分子的新增和其他聯合藥物方案。DC疫苗最常見的給藥途徑是皮內注射（45%），而靜脈注射（22%）、皮下注射（11%）和血管內注射（11%）也可使用注射。
DC可以聯合施用刺激分子，包括生長因子（GM-CSF）、細胞因子（IL-2）和單抗（抗PD-1/PD-L1）使用，可促進DC向淋巴結的擴張和運輸，啟用T細胞和NK細胞，或使癌細胞對細胞毒性T細胞敏感。常見的伴隨療法包括化學療法、其他細胞型別（幹細胞、T細胞）、免疫調節劑和放射療法。
NK細胞臨床試驗
在過去幾年中，NK細胞越來越火爆。這歸因於NK細胞的天然細胞毒性、非MHC限制性和“現貨型”的使用能力。目前，NK細胞試驗佔細胞治療試驗總數的7%。NK細胞來源包括異體外周血（53%）、自體外周血（27%）、NK細胞系（15%）和幹細胞（5%）。
儘管，外周血NK細胞仍然是主要來源（80%），但是原代分離數量少（即NK細胞僅佔外周血白細胞的5%-10%）和體外擴增困難。幹細胞衍生細胞產品和細胞系是一個思路，解決了細胞來源和規模化擴增問題。通常，CAR-NK細胞被認為比CAR-T細胞更安全，因為NK細胞在體記憶體活期更短，也不太可能誘發嚴重的副作用。CAR-NK細胞通常產生IFN-γ和GM-CSF，而CAR-T細胞產生一組細胞因子（IL-1a、IL-2、IL-6、TNF-α、MCP-1、IL-8、IL-10、IL-15和其他），引起細胞因子釋放綜合徵和嚴重神經毒性。
1）細胞種類
NK細胞試驗包括NK細胞、CAR-NK細胞、CIK、NK細胞系（NK-92）和iPSC/HSC-NK細胞。
NK細胞試驗大多數（66%）使用未經基因修飾的NK細胞，主要是利用其固有的細胞毒性。CAR-NK療法（12%）由於CAR-T產品上市後，取得了令人鼓舞的成果。CAR-NK細胞療法用於血液瘤（CD19、BCMA和CD22）；實體瘤（ROBO-1、PSMA和間皮素）；COVID-19（ACE-2）。另一個主要細胞類是CIK（11%），具有NK-T雜交細胞表型，以非HC限制性方式執行。CIK也被稱為II型NKT細胞。在這裡，理解為NKT細胞即可。與天然NK細胞相比，NK-92細胞系（7%）易於擴增和轉染。最後，iPSC/HSC-NK細胞（4%）可以克服PBMC來源NK細胞細胞數量的限制。
2）適應症
適應症主要是癌症（95%），其次是感染病（4%）。NK臨床試驗佔血液瘤的比例較大，急性/慢性髓性白血病（AML/CML）21%，淋巴瘤11%。值得注意的是，NK細胞治療實體瘤的臨床試驗要比血液瘤要多。通常使用CAR和聯合治療方法來提高靶向性，克服惡性腫瘤（如膠質母細胞瘤）。一部分NK細胞試驗（35%）採用透過聯合給藥或給藥後輔助治療的策略。抗體和細胞因子是最常用的輔助治療（兩者均為29%），其次是化療藥物，以及這些藥物的組合。
4 其他細胞臨床試驗
單個核細胞臨床試驗
單個核細胞的臨床試驗較少（佔2%）。這裡的單個核細胞包含以下細胞群之一：單核細胞（佔單個核細胞試驗的11%）、巨噬細胞（佔單個核細胞試驗的0%）、BMMC（佔單個核試驗的52%）和PBMCs（佔單個核試驗的37%）。
最常見的適應症是心血管疾病（39%）和癌症（29%），有些應用於創傷（14%）。大多數（89%）這些試驗中的大多數使用自體細胞。許多臨床前研究使用單核細胞和巨噬細胞作為治療方法，通常用於治療癌症、自身免疫病和炎性疾病。
值得注意的是，單核細胞透過白細胞分離，然後分化為DC進行再注射。由於其高度可塑性，單核細胞非常適合於體外調節，用於在再注射前誘導表型變化。BMMC和PBMC也被納入臨床試驗。因為它們包含了不同的細胞群，可以分泌各種因子來促進傷口癒合和再生。與單核細胞/巨噬細胞類似，這些細胞體外可以誘導表型變化。也可以富集或去除單個核細胞裡某些細胞群（如幼稚T細胞或B細胞）。
紅細胞和血小板
臨床試驗也在進行靜脈輸注供血產品（如紅細胞、全血和血小板）。紅細胞佔總試驗的2%，血小板佔總試驗的0.4%
紅細胞臨床試驗中，最常見的適應症是血液疾病，如貧血（26%）和鐮狀細胞病（18%）。紅細胞適應症還有肺癌、乳腺癌和瘧疾感染。值得注意的是，在7項試驗中，紅細胞（2個自體和5個異體）被用作藥物載體，攜帶和傳遞膜結合或封裝藥物運輸到靶點。通常採用靜脈回輸給藥方式。血小板輸注被用於血小板減少症和創傷後凝血的誘導。通常，血小板均採用靜脈注射的。
微生物臨床試驗
微生物的臨床試驗現在有48項（佔總試驗的3%）。基本流程包括：從健康患者糞便中收集微生物，去除有害成分（如病毒、病原體），以分離某些或全部的特定微生物。通常透過口服膠囊給藥。糞便菌群移植（FMT）雖然可用於臨床治療，但並沒有作為藥品開發的，因此FMT臨床試驗沒有統計。
5 文末小結
細胞療法是當今醫學研究最前沿也是最熱門的方向之一，取得了令人興奮的成果。每一項成功的臨床試驗，背後都有紮實的基礎研究作為鋪墊，其中涉及細胞本身的生物學特性、適應症的選擇，給藥方式的選擇，細胞的選擇和給藥的劑量，這些都是成功的非常關鍵因素。
我們如果能夠從成功案例中總結制定一套完善的評價標準，便可將其推廣到其他細胞和基因治療中，推動其發展。任何事物的發展都將遇到挑戰和阻礙，我們仍然相信細胞治療將克服困難，成為可靠的治療方式。
參考文獻
Wang LL, Anselmo AC, Mitragotri S, etc. Cell therapies in the clinic. Bioeng Transl Med. 2021
誰持彩練當空舞 ：幹細胞基礎與臨床研究進展
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- 科普 情懷 責任 -
