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CAR-T細胞治療癌症實在太夯 CIK療法還需要嗎?

2023年6月健保署署長石崇良透露,目前健保已受理嵌合抗原受體 (CAR)-T 細胞療法tisagenlecleucel成分藥品,用於治療急性淋巴性白血病(ALL)、復發性大B細胞淋巴瘤(DLBCL)的申請案。

這幾年,隨著免疫檢查點抑制劑的出現,免疫治療已可說是繼手術、放、化療與標靶藥物之後,第五種抗癌的主力。不過,很多人可能不知道,免疫療法除了免疫單株抗體的藥物,近年醫學界也積極發展免疫檢查點抑制劑,為免疫細胞療法的發展鋪出新路;此外免疫細胞療法利用免疫細胞培養擴增技術,強化病患對抗癌細胞的能力;簡單來說,免疫細胞治療就是要替病患的免疫大軍實施「精兵強軍」的計劃。

嵌合抗原受體 (CAR)-T 細胞成功治療了 B 細胞相關血癌及多發性骨髓瘤患者,這代表了過繼姓T細胞療法領域的重大突破。 然而,CAR-T 療法並非適合所有癌症患者,並且有些需求仍未得到解決。 特別是,CAR-T細胞的生產成本昂貴、高度技術及專利權密集且藥品運送有困難; 此外,CAR-T細胞治療輸注產生的毒性,例如細胞激素釋放症候群(CRS)和免疫效應細胞相關神經毒性症候群(ICANS),也是值得關注。

細胞激素誘導殺手 (CIK) 細胞等其他的細胞治療產品,有可能可以克服CAR-T細胞治療其中一些障礙。 CIK 細胞是多克隆 CD3+CD56+ T 細胞的異質群體,具有 NK 與T細胞的表型和功能特性。 CIK 細胞的細胞毒殺性是通過NKG2D分子的成員參與,並且以不受到主要組織相容性複合體(MHC)限制的方式發揮作用,針對多种血液腫瘤和實體癌症,且無需事先接觸抗原或需要抗原去引發。 CIK 細胞最重要的潛力在於在同種異體環境中其誘導移植物抗宿主病 (GvHD) 反應的能力非常有限,所以引起異體排斥反應通常很輕微。

而且CIK 細胞可以藉由採用簡單且極其高效的擴增方案可以擴增與生產,可實現效應細胞的大規模擴增,並且CIK與 CAR-T 細胞相比,所需的財務投入也較低。

事實上,CAR-T 製造涉及到須於藥廠特定設置集中製造設施,且會使用昂貴的 GMP 級病毒載體進行工程設計,而 CIK 細胞生產則在當地監管機構特許核准的 GMP 設施中就可以成功進行,並且 CIK 細胞治療現已在許多國家獲得許可(包括台灣)。 此外,在接受 CIK 細胞治療的患者中,觀察到類似於 CAR-T 細胞療法的毒性並不存在,從而進一步降低了與患者住院和輸注後監測相關的成本,並且可以在診所環境中提供細胞療法。

到底CAR-T 細胞療法的局限性在哪? CIK 細胞療法藥如何憑藉其獨特的功能克服這些缺點呢?

重要的是,我們並不是想採用 CIK 細胞方法來取代 CAR-T 細胞療法,因為 CAR-T 細胞的臨床成效是毋庸置疑的,代表了該治療領域的關鍵突破。更廣泛地考量是同時實施 CIK 細胞療法,而CIK 細胞療法要如何適應CAR-T 細胞療法的到來,以及CIK如何為那些無法獲得 CAR 的患者提供現實的替代選擇-T細胞療法,以及如何作為同種異體移植的橋樑療法,或是可否成為CAR-T細胞療法後的鞏固療法。

1991年,Schmidt-Wolf和Negrin將原先淋巴激素激活的殺手細胞(LAK)療法的方案的優化,這是首次CIK細胞的擴增。 他們證明,與以前的 LAK 細胞相比,CIK 細胞在體外和體內均表現出更強的增殖能力和更強的細胞毒殺活性 。

CIK 細胞是多克隆CD3+CD56+ T 細胞的異質群體,具有NK或T 細胞的表型和功能特性,可以從不同來源(包括周邊血、骨髓和臍帶血)、透過精確的擴增方案進行擴增,其中包括定時添加干擾素-g (INF-g)、抗 CD3 抗體和介白素-2。 培養 14 -21天後,大部分 CIK 細胞群主要是由 CD3+CD56+ CIK 細胞、CD3+CD56- T 細胞和一小部分 CD3-CD56+ NK 細胞組成。

CIK細胞的最大特點是不會受到主要組織相容性複合體(MHC)所限制其作用所以可以對多種血液腫瘤細胞和實體癌細胞,具有不受限制的溶解破壞能力,也無需先前的抗原暴露或引發。 CIK 細胞的細胞毒殺性能力是通過NKG2D分子的參與發揮的,這些分子會識別出名為UL16 結合蛋白家族成員(ULBP1-6) 的特定配體以及MHC第一類相關分子A 和B (MIC) A/B,這些都是廣泛表達於癌細胞上。

為了更好地定義大量培養物中不同細胞組分的功能特徵,在臨床前研究中,會對CD3+CD56+ 和CD3+CD56- 亞群進行了分類,並在體外和體內測試了它們針對血液惡性腫瘤的細胞毒性。 結果顯示,CD3+CD56+細胞由於NKG2D的高表達而保留了殺傷癌細胞的活性。 相反,CD3+CD56- 亞群在表達 NKG2D 時則表現出較差的抗腫瘤能力,表明後者不可能是 CIK 細胞毒性的唯一參與者。 此外,該群體具有高度的增殖性,因為即使是細胞選擇後培養物中保留的最少量的 CD3+CD56- 細胞,也能夠於注射小鼠的腫瘤中增殖。 然而,研究表明,每個亞群細胞都需要適當的分化、增殖,才能於最終殺死腫瘤,這強調了輸注大量 CIK 細胞培養物,而不是輸注分選好的亞群之重點。

除了 NKG2D 之外,CIK還表達其他 NK 特異性受體,包括 NKp30 和 DNAM-1,儘管與 NK 細胞水平相比較低。 共刺激分子 DAP10 和 ICAM-1 配體 CD244 (2B4) 也可能部分導致了 CI​​K 細胞的毒殺性,但這一點需要更進一步的研究。 事實上,單獨的 2B4 不能刺激 CIK 細胞的溶解細胞活性,但在某些情況下可以與 NKG2D 發揮協同作用,進而誘導 CIK 效應器上的 LFA-1 表達,而LFA-1 在 CIK 細胞是功能性結合和細胞毒殺性的關鍵作用者,但據推測其他表面分子也會參與結合。 引人注意的是,CIK 細胞以多克隆方式去表達 T 細胞受體 (TCR),並且具有與周邊血 T 細胞相似的 ab 和 gd 鏈的比例。 而TCR 下游激活出來的抑制作用並不會影響CIK 細胞的細胞毒殺性,這也證實它們的裂解活性主要依賴於非MHC 限制的殺傷機制,而不是TCR/MHC 限制的方式。

最後,CIK 細胞激活後會與靶細胞結合,進而導致顆粒酶和穿孔素的釋放,從而引發癌細胞的裂解。 此外, CIK細胞會表達出FcgRIIIa(CD16a)受體, CD16a 受體可以輕鬆地與單株抗體結合,因此成為觸發了針對腫瘤細胞的有效抗體依賴性細胞介導的細胞毒性 (ADCC) 的強大介質。 因此,使用單株抗體 和其他最近開發的免疫治療藥物,CIK 細胞可以很容易地重新定向到廣泛的癌症類型,並且它們的細胞毒殺性能力會進一步增強。

為了擴增 CAR-T 細胞,需要進行淋巴分離術,該過程需要數小時,處理體積為 3 至 25 升,目標是收集至少 0.6x109 個 CD3+ 細胞,目標為 2x109 個 CD3+ 細胞。

患者的狀況(通常經過大量預先處理且血球減少)、收集的 CD3+ 細胞的數量和質量以及單一採血的純度,特別是污染性骨髓細胞的數量,都是影響CAR-T 細胞擴增的成功轉導的因素,可能導致製造失敗,從而導致患者退出治療。

相反,對於CIK 細胞的擴增來說,因為當以約5x106 個細胞/kg 的濃度施用時,低至30 ml 的周邊血液就足以產生足夠的CIK 細胞來重複性治療體重約70公斤的患者。第一個針對人類CIK 細胞的臨床前研究就是從健康捐獻者的周邊血循環的單核細胞開始,隨後從白血病患者中獲得的周邊血循環的單核細胞,最後是從接受過多重治療的患者中獲得的。 毫無疑問,使用周邊血循環的單核細胞是獲取CIK起始材料的一種更簡單的方法,CIK需要操作的謝液體積極小,但仍然可以獲得臨床相關劑量的 CIK 細胞。

而科學家們現在一直在研究來自健康捐贈者的同種異體“的現成”CAR-T 細胞,以便能夠大規模的生產,降低治療可用性的成本和時間,最終實現更高水平的標準化。 同種異體產品的主要風險是來源於供體和受體之間的 HLA 不匹配而導致排斥反應的發生。 此外,無論是否發生同種異體 CAR-T 細胞的排斥,都可能因此降低 CAR-T 細胞療法的持久性和療效的風險。

目前針對 B 細胞惡性腫瘤使用了兩種主要方法,即使用經過 TCR a 鏈敲除修飾的 CAR-T 細胞,或是使用缺乏同種異體反應性的替代細胞群,例如 NK 或 gama delta T 細胞; 然而,這兩種策略本身都有其自身製造的挑戰,包括較長的培養時間和相對的轉導阻力。

在產品製造方面,CIK細胞似乎比這些替代細胞群更具有優勢,因為它們不需要像CAR-NK或CAR- gama delta T細胞那樣在擴增期間或之後進行選擇,並且CIK具有更高的增殖能力,可以輕鬆達到臨床治療所需要的相關劑量。 此外,在擴增期結束時,CIK 細胞培養物中不存在有癌細胞,且與其他細胞治療產品相比,CIK 細胞最顯著的特徵之一是在同種異體環境中誘導出排斥反應的能力非常有限。

在一項發表的同種異體CIK 細胞的第一期臨床試驗中,研究輸注捐贈者來源的CIK 細胞,在一半患者中表現出一定的臨床活性,急性排斥反應從未超過2 級,在後續研究中排斥反應的發生率甚至更低。

此外,來自臍帶血的 CIK 細胞也已經被分離並且進行了臨床測試,由於其免疫原性較低,因此成為同種異體免疫治療細胞擴增的最佳起始材料; 因此,接受者和捐贈者之間較高程度的 HLA 不匹配,是可以容忍的。 來自臍帶血的 CIK還具有通過冷凍保存可以離體擴增細胞,進而提供“現成”產品的潛力。 多項研究表明,CIK 細胞可以從少量新鮮收集的臍帶血(10-15 毫升)中有效擴增,甚至可以從來自臍帶血的 CIK細胞療法袋子的沖洗物中得到有效得擴增。 來自臍帶血的 CIK細胞表現出與周邊血細胞相當的表型和抗腫瘤得活性,可以通過多次輸注 CIK 細胞來擴增足夠的細胞來治療患者。

台灣法規要求免疫治療細胞需要合乎GMP 的生產。

擴增數百萬或數十億個細胞(這是治療患者所需的數量)將需要使用大約一百個傳統的 T175 培養盤。 在 GMP 環境中處理如此大量的培養盤非常麻煩,並且有許多限制。 因此,已經開發了幾種封閉系統,大大減少了細胞操作,從而減少了微生物污染的風險,並確保了更高水平的標準化。

生物反應器(Bioreactors)依靠培養容器的機械搖動來保證細胞擴增過程中營養物質的充分分佈和氣體交換。 然而,生物反應器價格昂貴,需要大量新鮮培養基,需要頻繁調整細胞密度,並且通常一次只能擴增一批細胞; 因此,GMP設施需要有多個生物反應器來保證一批以上的生產。 此外,生物反應器必須接受定期得檢定。 因此,已經開發了符合 GMP 的細胞擴增替代系統,例如:透氣的快速擴增 G-Rex 裝置 (Wilson Wolf),它是一次性的、符合 GMP 的、非常簡單的封閉式培養容器,可以容納在標準孵化器當中。 它們在容器底部配有平坦的透氣矽膠膜,可以實現有效的氣體交換。 G-Rex 培養瓶的結構允許增加細胞上方培養基的深度,從而優化細胞增殖和存活。

此外,G-Rex 中的細胞靜態生長,有利於淋巴細胞增殖,而淋巴細胞往往會成簇姓得生長 , GRex 培養裝置已用於多種細胞類型的離體擴增,例如細胞毒性T 細胞、腫瘤浸潤淋巴細胞(TIL)、調節性T 細胞(Treg)、NK 細胞和還有 CAR-T 細胞。

已經有人證明了使用無血清方案從少量健康捐贈者得周邊血中擴增 CIK 細胞的功效和可行性,並將結果與​​傳統 T 排養皿中的標準培養物進行了比較。 G-Rex 中 CIK 細胞的培養會讓細胞擴增效率顯著提高,細胞數量增加了 752 倍,CD3+CD56+ CIK 細胞會富集,CD8+ 細胞比例會更高,並且分化程度較低,這可以有助於持久的治療反應和體內持久性。 值得注意的是,與其他方案不同的是,CIK 細胞如果使用無血清培養基進行有效的擴增,這消除了病毒感染的風險和批次間的差異,因為培養補充劑的成分例如: AB 血清、冷凍血漿或血小板裂解物每個批次會有不同。

事實上,早期在培養物中添加Blinatumumab(一種同時靶向效應器上的CD3 和靶向細胞上的CD19 的雙特異性抗體)導致了臨床需要得CIK 細胞數量可以同時擴增,並完全消除了惡性得B 細胞部分。在擴增開始時沒有任何磁力選擇或細胞分選。

目前CIK 細胞療法還被用作於針對CD123+/CD33+ 急性髓性白血病(AML)、CD19+ 急性淋巴細胞白血病(ALL) 、ErbB2+ 橫紋肌肉瘤(RMS) 、 CSPG4+和 CD44v6+軟組織肉瘤。 CAR 修飾的 CIK 細胞療法(CAR-CIK)透過內在的 NKG2D 介導和 CAR 特異性靶向發揮抗腫瘤活性。 2020 年,Magnani 等人。 首次報導了在臨床上施用 CAR-CIK細胞療法。 多中心的早期臨床試驗(NCT03389035)評估了造血幹細胞移植後復發的急性B淋巴細胞白血病患者,輸注同種異體的抗CD19 CAR-CIK療法的安全性和可行性。 四名兒童和九名成人患者接受了單劑量的 CAR-CIK 細胞輸注。 接受最高劑量的 7 名患者中有 6 名在第 28 天達到腫瘤完全緩解,僅在最高劑量時報告了 1 級和 2 級細胞激素釋放症候群的毒性。 令人印象深刻的是,沒有觀察到急性排斥反應、神經毒性或劑量限制性毒性。

CIK細胞療法的創新組合策略

CIK 細胞在的大量臨床前和臨床研究中展示了其所有潛力。

CIK細胞療法的組合策略時,CIK細胞群為開發創新治療方法提供了更多可能性。 除了已經在許多臨床試驗中證明CIK細胞療法與有效的化療、抗PD-1抗體和樹突細胞的組合外,CIK細胞療法和單株抗體或雙特異性抗體(bsAb)的同時併用可以增強治療的療效,特別是在實體癌症中。實體瘤具有高度異質性,並且含有由基質細胞支持的轉化性腫瘤細胞,CIK細胞療法的創新組合有望可以改善腫瘤部位的免疫浸潤的運輸、持久性、增殖和細胞溶解活性。 CIK 細胞可與單株抗體結合使用,以抗原特異性方式重新定向其細胞毒殺的活性。 如前所述,CIK 細胞上表達的 CD16a 的結合能夠發揮有效的 ADCC。 CIK 細胞與抗EGFR或抗Her2的單株抗體結合,可以發揮有效的ADCC,導致體內裂解活性增加和更大的治療效。 CIK 細胞和單株抗體的組合,也被證明對血液惡性腫瘤有效。 在臨床前研究中,當與抗 CD20單株抗體 Rituximab 或 Obinutuzumab聯合使用時,CIK 細胞可以有效地重新靶向 B 細胞的細胞系和癌細胞,表現出高度細胞毒性。

除了 CD16a 之外,CIK 細胞還表達了 CD3 和 CD5 ,它們可以藉由雙特異性抗體的給予所觸發。這兩種組合可以重定向的 CIK 細胞針對分別顯示出CD19+ 和 CD20+ 的靶腫瘤細胞發揮其細胞毒殺性。

CIK 細胞療法與抗EGRF與 CD3x的雙特異性抗體聯合使用,可以改善細胞毒殺性,這種方法已針對其他表達 EGFR 的腫瘤細胞系(如大腸癌、肺癌、結直腸癌、宮頸癌和前列腺癌)以及膠質母細胞瘤的試驗中得到證實。 對於卵巢癌,由於其腫瘤細胞上有 Her2 高度表達,CIK 細胞療法合併抗HER2與 CD3x的雙特異性抗體使用正在研究其可行性。 值得注意的是,一項有希望的第二期臨床試驗證明了CIK 細胞與抗CD3-MUC1/CEA/EpCAM/GPC3的雙特異性抗體聯合使用 治療原發性肝細胞癌的臨床療效和安全性(NTC 03146637) (137 ),結果是生化指標沒有明顯變化,也沒有觀察到3級不良反應; 此外,腫瘤標誌物的濃度顯著降低。

如今,免疫檢查點抑制劑已成為癌症免疫治療的重要策略,因為它的目的是阻斷免疫耐受機制並恢復T細胞的抗腫瘤功能。 在最關鍵的免疫檢查點分子中,CIK 細胞會強烈表達 TIM-3、LAG-3、CD200R 和 BTLA,而 PD-1 或​​ CTLA-4 則很少表達。

CIK 細胞療法與雙特異性抗體或單株抗體結合的方法,可以得到廣泛的實施和應用。 重要的是,只需要改變所需的雙特異性抗體或單株抗體這些方法就可以立即應用於極其廣泛的不同的腫瘤類型與臨床狀況,而不需要像CAR T療法對細胞進行基因改造。

在癌症免疫細胞治療的領域,CAR-T 療法的局限性,為改進和潛在開發其他細胞治療方案提供了機會。 CIK 細胞可能是一種較具有吸引力的替代方案,因為它的使用較為簡單、省時且可以用經濟高效的方法來製造,該方法需要最少的技術干預。並且避免到使用昂貴的設備。 這一過程可以在當地政府特許的細胞工廠中實際地實現,從而使當地醫院更容易獲得該項細胞的治療。

儘管CIK細胞已開發出30多年前,但與已獲得FDA加速核准並在全球範圍內銷售的CAR-T細胞療法相比,CIK細胞僅限於學術界研究或只能為特許範圍之下的商業產品。

CIK細胞臨床研究的有高度異質性的問題,使得全面了解其真實臨床療效更具挑戰性。 從製造過程開始,有許多不同的方案,包括培養基、刺激濃度和使用的細胞激素,以及在培養物中添加細胞激素的時間所得CIK細胞的抗腫瘤能力、免疫表型和細胞激素分泌可能略有不同。 此外,臨床試驗報告中通常不會呈現輸注前細胞治療產品的表徵,並且 CIK 細胞進一步與其他療法的組合也使得數據解釋變得複雜。 毫無疑問,CIK細胞臨床試驗在研究設計、輸注細胞數量、臨床評價等方面更高的標準化,將有助於對結果進行更全面的比較和理解,更好地解釋治療的效果,從而支持更廣泛的應用。

總體而言,現有數據表明 CIK 細胞療法適合預防癌症復發、改善生活質量,並延長患者的存活時間以及增加疾病的控制率。 然而,只有依靠不同國家臨床中心、標準化程序和統一臨床反應評估的大型隨機多中心的3期臨床試驗,才有機會明確確定CIK細胞方法的治療潛力。

 

 

 

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