2017年，當(dāng)艾米麗？懷特海德通過CAR-T細(xì)胞治療方法治愈了急性淋巴細(xì)胞白血病的故事轟動(dòng)世界之時(shí)，這種將人體的T細(xì)胞進(jìn)行改造進(jìn)而攻擊腫瘤的新療法，也被正式批準(zhǔn)用于臨床。從美國(guó)到中國(guó)，大大小小的CAR-T公司紛紛涌現(xiàn)，整個(gè)產(chǎn)業(yè)迅速膨脹，一時(shí)風(fēng)頭無二。
然而，作為一種新興的細(xì)胞“加工”技術(shù)，CAR-T存在著諸多風(fēng)險(xiǎn)：在體內(nèi)引起不受控制的細(xì)胞因子風(fēng)暴，會(huì)“反噬”人體，甚至危及生命；有些CAR-T細(xì)胞在體內(nèi)存活時(shí)間短，很容易漏掉那些“壽命”長(zhǎng)達(dá)幾年乃至十幾年的腫瘤；當(dāng)人們?yōu)門細(xì)胞裝配上專用“武器”后，“基因善變”的腫瘤細(xì)胞可能早已改頭換面，因此導(dǎo)致“武器”失效、腫瘤復(fù)發(fā)……
如何降低CAR-T細(xì)胞治療的副作用、增強(qiáng)治療效果？突破來自基礎(chǔ)科研領(lǐng)域。7月29日，國(guó)際學(xué)術(shù)期刊《細(xì)胞》在線發(fā)表了一項(xiàng)由中科院分子細(xì)胞科學(xué)卓越創(chuàng)新中心（生化與細(xì)胞所）許琛琦團(tuán)隊(duì)、北京大學(xué)醫(yī)學(xué)部黃超蘭團(tuán)隊(duì)和美國(guó)加州大學(xué)圣地亞哥分?；荻鞣驁F(tuán)隊(duì)的合作研究成果。該成果從T細(xì)胞信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)的基礎(chǔ)研究出發(fā)，最終發(fā)展了CAR-T細(xì)胞治療的新方法。
中科院院士、中國(guó)科學(xué)院上海營(yíng)養(yǎng)與健康研究所所長(zhǎng)李林評(píng)價(jià)該成果是“另辟蹊徑地為CAR-T細(xì)胞療法添加了應(yīng)用價(jià)值”。而走通此徑，依靠的是科研人員10年毫不動(dòng)搖地堅(jiān)持研究方向和科研團(tuán)隊(duì)相互之間親密無間的交叉合作。
“升級(jí)”CAR-T細(xì)胞展現(xiàn)良好應(yīng)用前景
“TCR是CAR-T的源頭?！痹S琛琦說，“10年前，當(dāng)我在飛機(jī)上被李林院士勸說來到中科院之后，就一直在研究它?！?/p>
TCR即T細(xì)胞受體，這是一種橫跨在T細(xì)胞細(xì)胞膜上的免疫蛋白質(zhì)，能夠識(shí)別各種抗原。這些抗原是由細(xì)菌、病毒，或是腫瘤細(xì)胞所表達(dá)的蛋白質(zhì)。在TCR的指引下，T細(xì)胞會(huì)發(fā)揮免疫作用，清除那些外來者，或是把腫瘤扼殺在“搖籃”里。
由于需要面對(duì)形形色色的“敵人”，TCR也要“七十二變”。種類多達(dá)10的N次方的TCR構(gòu)成了一個(gè)龐大的識(shí)別庫，能夠應(yīng)對(duì)各種挑戰(zhàn)。但道高一尺魔高一丈，總有一些腫瘤細(xì)胞的抗原是T細(xì)胞無法識(shí)別的，也因此會(huì)躲避開T細(xì)胞的攻擊。
在此情況下，CAR-T應(yīng)運(yùn)而生。人們通過基因工程技術(shù)，為T細(xì)胞裝上特異性識(shí)別腫瘤抗原的嵌合型抗原受體而得到CAR-T細(xì)胞，進(jìn)行體外擴(kuò)增之后，再送回到體內(nèi)對(duì)腫瘤細(xì)胞進(jìn)行精準(zhǔn)打擊。CAR-T因?yàn)橹斡税惗暣笤?，也被中外藥品監(jiān)管部門允許用于臨床治療。近年來，盡管CAR-T細(xì)胞治療產(chǎn)業(yè)更加炙手可熱，但一直難以擺脫細(xì)胞因子風(fēng)暴、細(xì)胞生長(zhǎng)持續(xù)性不高而導(dǎo)致腫瘤復(fù)發(fā)等風(fēng)險(xiǎn)的困擾。
從TCR的基礎(chǔ)研究出發(fā)，許琛琦團(tuán)隊(duì)和合作伙伴找到了一種在實(shí)驗(yàn)室里被證明能有效減少細(xì)胞因子風(fēng)暴、促進(jìn)細(xì)胞生長(zhǎng)和存活的CAR-T細(xì)胞治療新方法。其中的“關(guān)鍵先生”是TCR重要信號(hào)分子CD3的4個(gè)亞基中的一個(gè)：CD3ε。
研究人員在目前臨床上使用的28Z CAR中整合入CD3ε，“升級(jí)”后的E28Z CAR-T的細(xì)胞因子的分泌水平大為減少，并且顯著促進(jìn)了細(xì)胞生長(zhǎng)和存活，整體提高其持續(xù)性。在小鼠模型中，相比于“原版”，“升級(jí)”后的E28Z CAR-T抗腫瘤活性也出現(xiàn)了明顯的提高。
盡管整個(gè)研究還處于實(shí)驗(yàn)室階段，但這一新方法在血液瘤和實(shí)體瘤展現(xiàn)的良好應(yīng)用前景，已經(jīng)吸引了產(chǎn)業(yè)界的關(guān)注。
找到了CAR-T的“剎車”和“油門”
“我希望將這個(gè)成果轉(zhuǎn)化出去，造福社會(huì)?！痹S琛琦坦言，從基礎(chǔ)研究到實(shí)際應(yīng)用，CAR-T新方法需要科學(xué)家、企業(yè)、醫(yī)院傳好接力棒，而“自己可以專注于基礎(chǔ)科學(xué)研究”。
在此次，CAR-T新方法之前，許琛琦團(tuán)隊(duì)已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了TCR、PD-1等關(guān)鍵受體的信號(hào)調(diào)控機(jī)制，發(fā)展了基于膽固醇代謝調(diào)控的腫瘤免疫治療方法?！霸谖已芯縏CR時(shí)，CAR-T、PD-1等腫瘤免疫療法都還沒有興起。”他說，“吸引我的是科學(xué)本身的問題，比如，結(jié)構(gòu)復(fù)雜的TCR各個(gè)部分具有什么樣的功能？在與不同抗原結(jié)合時(shí)，TCR會(huì)發(fā)生怎樣的變化？”
事實(shí)上，在得出CAR-T新方法能提升抗腫瘤活性這一十分具有應(yīng)用價(jià)值的結(jié)論之前，研究團(tuán)隊(duì)已經(jīng)完成了一系列卓有成效的基礎(chǔ)研究工作。TCR-CD3復(fù)合物在T細(xì)胞的發(fā)育、活化及對(duì)病原體的免疫反應(yīng)中起著決定性作用。這一重要作用來自于CD3鏈胞內(nèi)端的免疫受體酪氨酸活化基序（ITAM）。而ITAM主要通過其基序內(nèi)酪氨酸的磷酸化修飾來發(fā)揮它的多樣性功能。
研究團(tuán)隊(duì)通過一種全新的質(zhì)譜方法，發(fā)現(xiàn)在CD3各亞基中，只有CD3ε的ITAM呈現(xiàn)出單磷酸化修飾模式。在使用了免疫學(xué)、生物化學(xué)、生物物理學(xué)等技術(shù)手段之后，研究人員發(fā)現(xiàn)該段ITAM信號(hào)基序會(huì)結(jié)合細(xì)胞內(nèi)部的TCR抑制性信號(hào)分子Csk。這表明CD3ε能夠降低信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)的強(qiáng)度，最終表現(xiàn)為降低CAR-T的細(xì)胞因子分泌水平。
而對(duì)于CD3ε另一段信號(hào)基序BRS的研究顯示，該基序會(huì)招募TCR活化性信號(hào)分子PI3K。該信號(hào)通路揭示了CD3ε能促進(jìn)CAR-T細(xì)胞生長(zhǎng)和存活的分子機(jī)制。
“在CD3ε上，既有‘剎車’，也有‘油門’。”許琛琦用了一個(gè)形象的比喻，“加裝了CD3ε的CAR-T因此也有了更好的性能?！?/p>
“從這個(gè)成果來看，具有應(yīng)用價(jià)值的科技成果離不開基礎(chǔ)研究的發(fā)現(xiàn)?！崩盍终f，“我們不能為了發(fā)文章而做科研，但也不能因?yàn)閺?qiáng)調(diào)應(yīng)用而忽視了基礎(chǔ)研究?！?/p>
三支科研團(tuán)隊(duì)合力
CAR-T新方法的背后是科研團(tuán)隊(duì)的合力。黃超蘭負(fù)責(zé)的是設(shè)計(jì)和完成一種新的質(zhì)譜方法，能夠在時(shí)間分辨率下實(shí)現(xiàn)對(duì)全部磷酸化位點(diǎn)的同時(shí)定量分析。要知道，在TCR-CD3復(fù)合物有10個(gè)ITAM，總共分布著20個(gè)磷酸化位點(diǎn)。因此，這是一項(xiàng)極具挑戰(zhàn)性的工作。
作為質(zhì)譜領(lǐng)域的頂尖科學(xué)家，黃超蘭帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)開發(fā)了一種新穎的絕對(duì)定量方法，巧妙地利用串聯(lián)質(zhì)量標(biāo)簽，將作為內(nèi)標(biāo)的6個(gè)標(biāo)準(zhǔn)樣品和用于定量的4個(gè)分析樣品混合起來，用數(shù)據(jù)依賴型采集結(jié)合平行反應(yīng)監(jiān)測(cè)的方式。最終實(shí)現(xiàn)在一次測(cè)量中對(duì)不同時(shí)間點(diǎn)全部ITAM磷酸化修飾的絕對(duì)定量，描繪出TCR-CD3復(fù)合物的酪氨酸動(dòng)態(tài)磷酸化修飾的全貌。
“這項(xiàng)研究是從一個(gè)有趣的問題開始，為了解決這個(gè)問題而開發(fā)了一個(gè)很新的質(zhì)譜方法，從而能夠發(fā)現(xiàn)新的生物學(xué)功能，再經(jīng)歷挖掘和探索，使得最終成果有實(shí)際應(yīng)用于治療的可能?！秉S超蘭說，3支科研團(tuán)隊(duì)完美演繹了不同領(lǐng)域交叉研究而產(chǎn)生的精彩結(jié)果。
原載于《上海科技報(bào)》 2020年8月4日 A3
作者：耿挺
