在免疫细胞治疗的研究领域,准确性和效率是两个至关重要的方面,它们共同决定了研究的成败和治疗方法的可行性。准确性是基础,确保我们的治疗方法针对正确的靶点最大限度地发挥作用,同时减少不必要的副作用。另一方面,效率决定了研究过程的速度和成本,这在竞争激烈、资源有限的研发中尤为重要。快速推进项目不仅能加速研发进程,早日获得成果,也意味着能够更早推进新疗法上市,为患者带来希望。
然而,这两者之间似乎存在一种天然的张力。传统上,为了保证准确性,细胞治疗的研究往往需要耗费大量时间进行严格的测试和验证。反过来,过分追求效率有时会冒险从而忽视某些潜在的风险,导致治疗效果不佳或产生未预见的副作用。那么,我们面临的问题是:在快速和准确之间,我们能否实现两者的兼得?
一、APRIL CAR 的临床前与临床反差
2017年,伦敦大学学院(UCL) 的 Lydia Lee 博士研究团队和英国 Autolus 细胞治疗公司构建了一款 APRIL CAR[1],靶向两种骨髓瘤细胞表面抗原、BCMA 以及跨膜激活剂和 CAML 相互作用剂 TACI。
然而在 2023 年,在研究者们信心满满地进入到一期临床试验后,这款在临床前期的各项体外体内实验中都表现优越的 CAR,治疗效果却非常差。
Lee 博士团队需要了解,为何各项临床前实验没有能够在早期检测到 APRIL CAR 效果的局限性?他们注意到一项检测——抗原刺激下的增殖能力的检测。
二、抗原刺激下的增殖能力与“再刺激”实验
在免疫学研究中,检测抗原刺激下的增殖能力通常是为了评估免疫细胞(如 T 细胞或 B 细胞)对特定抗原的反应。通常将免疫细胞与抗原细胞,在这里即 CAR-T 细胞与癌细胞,共同培养。因癌细胞对 CAR-T 细胞的刺激,CAR-T 细胞能够识别癌细胞并攻击杀伤。一个拥有优秀治疗效果的 CAR-T 细胞能够准确识别共同培养中的癌细胞并将其完全清除。
在真实的体内,癌细胞会持续出现并与免疫系统互动,从而 CAR-T 细胞会反复暴露于癌细胞。为了模拟更真实的动态体内情况,研究人员不断向培养环境中加入新的癌细胞。从初始设置开始的第 4 天起,每隔一定时间间隔(在这个研究中,每周两次)向培养中添加新的活癌细胞。这个过程称为“再刺激”(ReStim)。
在每次再刺激后的第 3 天,他们评估培养中的癌细胞存活比例。

图1. APRIL 与 bb2121, Nanjing 三种 CAR 在 3 周的肿瘤再刺激实验中表现相同
在最初的 6 次再刺激检测后,也即 3 周后, APRIL CAR 都能够将癌细胞清除,与两种 FDA 批准的 CAR-T 细胞不相上下。(图中 bb21221 是 2017 年 FDA 批准的靶标 BCMA 的 CAR-T 细胞, Nanjing 是 2022 年 FDA 批准的针对 BCMA 靶点的 CAR-T 细胞)。
从 3 周的数据中,研究人员可以据此认为此项研究证明了 APRIL CAR 对癌细胞杀伤的能力与两种成功的 CAR 一致。
然而当他们增加了再刺激的次数,发现结果出现了 180 度的转变!9 次再刺激(4.5 周)后,APRIL 的结果显示它对于癌细胞的杀伤大幅下降,而另两种 CAR 可以继续杀伤癌细胞。并且bb21221 与 Nanjing 这两种成功的CAR 在 12 次再刺激(6 周)后依然保持着高度杀伤。

图2. APRIL 与 bb2121, Nanjing 三种 CAR 在6周的肿瘤再刺激实验中出现的区别,APRIL 对于肿瘤的杀伤低于另两种
三、细胞亲合力测量
与此同时,他们也引入了细胞亲合力 (cell avidity) 测量,使用 LUMICKS 的 z-Movi®细胞亲合力分析仪,他们检测了 CAR-T 细胞与癌细胞之间的相互作用力。细胞亲合力检测同样将免疫细胞与抗原细胞共同培养,即 CAR-T 细胞与癌细胞。通过声波的作用,将免疫细胞与癌细胞分离开,从而检测出免疫细胞与肿瘤细胞相互作用力的大小,也即是免疫突触的力学强度。亲合力高的免疫细胞能够更特异性地识别并结合癌细胞,而当其与癌细胞紧密结合时,将可以更有效地杀死癌细胞,并减少逃逸的可能性,此外高亲合力的免疫细胞将可能表现出更好的功能持久性。
只使用了 1 天的实验时间,他们检测了 APRIL、 bb21221 和 Nanjing 三种 CAR-T 细胞与肿瘤细胞的细胞亲合力。如下图中,在不同的声波力的大小下,阴性对照组(UNT)都是展现出最低的亲合力或者细胞结合比例,APRIL 的结合强度略微高于对照组,但是仍然显著低于 bb2121 组和 LCAR 组(即上文中 Nanjing)有显著的差别。

图3. APRIL 与 bb2121, LCAR (Nanjing) 三种 CAR 在 1 天的细胞亲合力检测中体现出结合强度的区别。左图为随着力增加,三种 CAR 与肿瘤细胞的结合比例变化;右图为同样力下,三种 CAR 与肿瘤细胞的结合比例。
四、检测效率与准确性能否兼得
作者们认为,表达在细胞表面的 CAR 与游离在溶液中的蛋白不同,它的功能受细胞表面其他因素的影响,因而其持久的杀伤效果也无法简单地从蛋白测试中得到。而对于文中提到的抗原刺激下的增殖能力,在短期内由于 CAR 的有效性而表现出良好杀伤,而长期的测试结果会由于复杂的细胞表面效应而导致治疗失效。
测量抗原刺激下的增殖能力,作者们在 3 周后才得到了能够区分有效性的数据,对于其他的 CAR-T 细胞,3 周是否足够?由于每种新的细胞治疗产品都可能在不同的时间后才能够区分出有效性,研究人员会耗费很长的时间在体外实验验证有效性才能够得到有效性更高的数据。
相较之下,细胞亲合力的测量能够在短时间内准确测量细胞间相互作用,使您在几小时内获得免疫细胞杀伤前特异性结合癌细胞最直接的反应,实现提升细胞检测效率和节约检测时间两者兼得。
五、Webinar:9 月 14 日 晚 23:00

参考文献
[1] Lee et al., Limited efficacy of APRIL CAR in patients with multiple myeloma indicate challenges in the use of natural ligands for CAR T-cell therapy. JITC, 2023.
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