肿瘤精准免疫及个体化治疗系列讲演2：T细胞治疗实体瘤的应用与障碍

在广东祈福医院肿瘤精准免疫及个体化治疗学习班上，周鹏辉教授的演讲聚焦于免疫治疗和细胞治疗的应用和前沿发展。

他指出，尽管免疫治疗，特别是在联合用药方面，在某些癌症类型中展现出了显著的治疗效果，但目前整体效果大约在20%左右，还有大约80%的患者没能从中受益，其中一部分患者还出现了耐药和副作用的问题。与此同时，他特别强调了细胞治疗在血液肿瘤治疗中取得的显著成效，并探讨了其在实体肿瘤中应用的难点、成本和安全性问题。

三个核心问题

疗效问题：实体肿瘤的治疗效果低于血液肿瘤，主要由于两者的微环境差异。实体肿瘤的微环境非常恶劣，对免疫细胞的支持不足，导致免疫细胞难以发挥作用。

个体化治疗需求：虽然多数肿瘤存在已知的靶点，但大多数实体肿瘤有特异性的突变，这些突变对每个患者来说都是独特的。这意味着不能使用统一的、预先制备的T细胞治疗所有患者。

高昂的治疗成本：目前细胞治疗药物的价格大约在120万元人民币左右。即便是价格最低的国产药物，其定价也接近100万元人民币。

听听大咖如何攻克堡垒：

01、武装T细胞

首先，我们在提高实体肿瘤细胞治疗疗效方面的工作，主要集中在改善免疫细胞进入肿瘤微环境的能力上。

目前，全球有三十多个关于TCR（T细胞受体）治疗实体肿瘤的临床实验。我们可以观察到，在治疗实体肿瘤的过程中，TCR治疗在最初五天的效果相对较好。这可以通过伽马干扰素的水平来体现，它反映了T细胞的工作能力，伽马干扰素水平越高，T细胞的工作效率越好。在前五天，T细胞仍在积极攻击肿瘤细胞。然而，到了第十天，我们会发现T细胞的活性急剧下降，基本上不再工作（下图）。

这种现象的原因在于，T细胞进入实体肿瘤后，面临的环境极其恶劣，缺乏许多必需的因子。例如，在血液中常见的多种细胞因子，在实体肿瘤微环境中却几乎不存在。因此，T细胞在肿瘤微环境中如同士兵缺乏水和粮食一样，虽有武器，但无法持久作战。一般来说，T细胞在实体肿瘤中的活性只能维持大约一周。

为了解决这个问题，我在美国时开发了一种全基因组高通量的shRNA筛选模式，以确定哪些基因在帮助T细胞，哪些则在限制它们的功能。我们发现，当某些基因被敲除后，T细胞在进入实体肿瘤后的活性可以增加多达五十倍。这就像在战斗中拥有了五十倍的军力，从而大大提升了治疗效果。

在研究中，我们发现针对单一基因路径的改造对于增强T细胞的机能是有限的。于是，我们开始探索能否通过结合多个基因，将T细胞转化为在实体肿瘤中表现出超常能力的“超级”细胞，不仅将细胞转化到特定状态，而且要确保它们能持续有效工作。

我们首先实现了一个由四个基因组成的组合，这个组合显著提高了T细胞在肿瘤中的工作效能，使其能在肿瘤微环境中持续工作更长时间。正如蔡绮纯教授所提到的，肿瘤中存在压制免疫反应的巨噬细胞等细胞。在我们加入另外四个基因后，这些巨噬细胞被逆转，从压制免疫反应转变为助力T细胞工作。

此外，我们还开发了一种小型的PD-L1抗体，可以直接装载到T细胞中。这样，我们为T细胞提供了许多必要的信号，包括细胞因子和共刺激因子，让它们能够自给自足，像一名独立作战的士兵。

我们对实体肿瘤的治疗效果进行了观察。当我们对T细胞进行了四基因的改造并应用于大型肿瘤时，发现它们能够完全消灭肿瘤，而传统未经改造的T细胞只能暂时延缓肿瘤的发展。这主要是因为这些细胞在进入肿瘤环境后很快就耗竭了，只能工作一段时间，之后肿瘤会恢复生长。我们对多种不同的TCR治疗和抗体治疗进行了尝试，都得到了相同的结果。这说明我们可以通过改造细胞，使其成为一种强大的、能在实体肿瘤中持续工作的‘超级’细胞。

最近，我们对一名患者进行了四基因改造的T细胞治疗。我们跟踪了这些改造后的细胞在血液中的含量，发现与未改造的细胞相比，改造后的细胞数量在血液中显著增加，几乎多了二十倍。这意味着在血液中含量较高的改造细胞也更多地进入肿瘤组织。虽然目前我们还无法直接在肿瘤中检测这些细胞，但患者的反应效果非常好。

02、个体化TCR-T细胞治疗

第二个问题是，我们面临着大约80%的肿瘤患者没有明确的治疗靶点。根据免疫学原理，肿瘤中的抗原，特别是那些突变的抗原，会通过抗原呈递细胞被传递到淋巴结中。淋巴结是免疫系统的重要部分，它们在全身免疫反应中相互联系。因此，肿瘤中存在能够杀灭肿瘤的T细胞，但这些细胞的功能可能受到了抑制。

在过去，我们探索了一种治疗方法：直接从肿瘤中提取这些T细胞，然后在体外提供良好的条件进行培养，以恢复并增强它们的功能，再将它们输回患者体内以治疗肿瘤。这种方法被称为TIL（肿瘤浸润淋巴细胞）治疗。其核心思想是利用肿瘤中已经存在的、具有杀灭肿瘤能力的T细胞。

TIL治疗实际上证明了大多数患者体内能够产生对抗肿瘤的免疫细胞。然而，这种治疗方法面临一个问题：它在“热肿瘤”中效果不错，但在“冷肿瘤”中则效果有限。“热肿瘤”指的是那些免疫细胞能够渗透并活跃在其中的肿瘤，而“冷肿瘤”则是免疫细胞难以进入或活动的肿瘤。

考虑到T细胞攻击肿瘤主要依赖于TCR（T细胞受体），我们换了一个思路：即使在“冷肿瘤”中TIL数量较少，我们仍然可以找到并提取这些细胞的TCR。然后，我们可以将这些TCR安装到外周血液中的T细胞上。这样做的优势是，我们不再受限于TIL的数量，可以利用体内大量的T细胞作为治疗的载体。

为了解决如何区分肿瘤中能杀灭肿瘤的免疫细胞和不能杀灭肿瘤的免疫细胞的问题，我们设计了一个复杂的实验。根据免疫学原理，那些能杀灭肿瘤的细胞会受到肿瘤抗原的持续刺激，这与那些未受刺激的细胞是不同的。我们分析了这两类细胞之间的基因表达差异，并成功地鉴定出了特定的标记。这些标记使我们能够准确识别出所有肿瘤中的有效免疫细胞。

简单来说，我们通过手术或穿刺获取肿瘤组织，然后使用这些标记快速识别出有效的免疫细胞。接着，我们提取这些细胞的TCR信息，通过病毒载体将其转导到患者外周血的T细胞中，并在体外扩展这些细胞，使其数量达到数十亿甚至上百亿。

这种方法不受数量限制，且功能良好。我们将这些扩展后的细胞重新输回患者体内进行治疗。这是全球首个个体化TCR治疗的实例。从取样到治疗，我们只需六周就能完成整个流程，这在全球范围内是前所未有的速度。我们已经对这种方法进行了全球专利保护。

相比之下，国外的同类治疗通常需要半年时间来完成。我们的方法因其高效性和快速性，在我们的医院已经开始进行临床实验。虽然这种细胞治疗不是对所有患者都有效，但我们已经达到了大约40%的患者有效率，是非改造细胞治疗的一个很高的成就。在这些有效的案例中，我们观察到肿瘤在治疗后会快速缩小。

03、降低治疗成本

我们目前面临的一个挑战是如何降低细胞治疗的高成本。目前的治疗流程包括提取患者的TCR，然后将其导入到患者的T细胞中，这一过程需要在GMP（良好生产规范）车间完成。这不仅使得GMP车间的运营成本高昂，而且整个质量检测的成本有时甚至高于生产成本。

为了降低成本，我们考虑了一个新的方案：是否可以直接将病毒注入患者体内，以便直接将TCR导入T细胞。这样，就不再需要复杂的体外操作流程，从而大幅降低成本。这种方法的优势是它不是个体化的，而是可以适用于任何人。

我们目前已经基本解决了这个问题。我们开发了一种方法，可以通过直接注射病毒，将TCR导入患者的T细胞。不过，这需要局部注射，不能全身进行。同时，安全性是一个重要的考虑因素。我们必须确保病毒只能进入T细胞，而不是其它类型的细胞，以满足药监局的安全要求。

目前，我们正在努力改造病毒，使其能够特异性地靶向T细胞。虽然这个过程需要一些时间，但我们希望在未来两到三年内能够开始临床应用。如果成功，这将大大降低细胞治疗的成本，从目前的一百二十万元降至大约十到二十万元，使得更多患者能够接受这种治疗。

我们也在探索另一种更快捷、成本更低的产品。由于从实体肿瘤中提取足够数量的有效T细胞较为困难，我们转向了另一种策略。我们发现，在淋巴结中也存在大量能够杀灭肿瘤的T细胞（TAL-T）。我们考虑是否可以从淋巴结中提取并培养这些细胞。这种方法的优势是淋巴结中的细胞质量比肿瘤中的细胞更好，因为淋巴结的微环境相对肿瘤更为良好。

我们正在将这种肿瘤相关淋巴结T细胞与PD-1抑制剂结合使用，以期望达到更好的治疗效果。这种联合治疗的优势是，即使是那些在肿瘤中难以提取足够数量的T细胞，也可以从淋巴结中成功地培养出来。有趣的是，外科手术常常会切除肿瘤及其相邻的淋巴结，这就相当于移除了肿瘤中大部分能够战斗的免疫细胞。在这种情况下，传统的PD-1抑制剂辅助治疗可能效果不佳，因为有效的免疫细胞已被移除。

我们的解决方案是，即使肿瘤被切除，我们仍然可以从患者的淋巴结中提取T细胞，将它们培养并强化后，再输回患者体内。这样，我们就能够补充那些被手术移除的有效免疫细胞。因此，这种方法不需要纠结于是否清除淋巴结，我们可以继续这样做，并通过我们的治疗重新增强患者的免疫反应。

04、结语

在成功解决了免疫细胞治疗中的核心难题之后，我们将把这些创新的治疗方法融入细胞治疗项目中。通过紧密结合前沿的基础科学研究和深入的临床实践，我们正致力于开发出超越现有欧美产品的高级细胞治疗方案，为中国患者提供更为优质和先进的治疗选择。