溶瘤病毒联合CAR-T疗法正当时,治疗实体瘤如虎添翼

2018-10-17 绿谷生物 医麦客
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 众所周知,FDA已经在2015年批准了首个溶瘤病毒疗法T-VEC,用于不能手术的局部晚期或转移性恶性黑色素瘤,这是一种携带重组粒细胞-巨噬细胞集落刺激因子(GM-CSF)的I型单纯疱疹病毒病毒(HSV-1)。

 
 
然而,由于T-VEC的疗效未尽如人意,其销售情况与预期有一定的差距。为此,T-VEC正在黑色素瘤和其他实体恶性肿瘤的许多早期和晚期临床试验中进行组合疗法的研究,包括与PD-1单抗(如Keytruda、Opdivo)、CTLA-4单抗(如Yervoy)等免疫检查点抑制剂共同施用,以及与全身化疗或放疗的联合,以求增强临床疗效和扩展适应症。截至目前,已经在几个临床试验中发挥出不错的效果,值得期待。
 
溶瘤病毒作为单一疗法,仍存在不足
 
目前,溶瘤病毒(oncolytic virus, OV)作为癌症患者的单一疗法仍然存在许多绊脚石。
 
首先,OV可以全身给药(静脉注射)或瘤内注射给药,这两种方法都与特定的优点和缺点相关联:
 
  • OV的全身给药可以靶向的肿瘤细胞范围更广,但可能受到机体主动防御的限制:(1)机体通过中和抗体或通过循环内的补体激活来隔离病毒颗粒;(2)其他障碍包括:异常肿瘤脉管系统,非靶组织(可能被肺、肝或脾过滤)中的错误定位和隔离,以及循环中不充分的外渗,阻止其进入肿瘤微环境(TME)。
 
 
  • OV局部滴注到肿瘤中可以绕过上述的许多障碍,T-VEC采用的正是此种给药方法。然而,由于许多肿瘤位于体内深处或靠近关键结构,对此进行局部给药是不现实的。
 
 
就机制而言,OV可以选择性地复制并杀死肿瘤细胞,并且由于肿瘤相关抗原(TAA)、病原体相关分子模式(PAMPS)和来自裂解的肿瘤细胞的危险相关分子模式(DAMPS)的释放,OV可以刺激对肿瘤细胞的适应性免疫应答。这些反应也使得肿瘤由“冷”变“热”,一旦被抗原呈递细胞(APC)加工,TAA就可以与抗病毒反应同时诱导抗肿瘤T细胞应答。
 
此外,OV还能够通过治疗性转基因的递送,进一步增强宿主免疫细胞的抗肿瘤活性。
 
然而,由于溶瘤病毒存在免疫介导的作用机制,它需要相对完整的宿主先天和适应性免疫系统,而这在癌症患者中经常受到损害。OV单一治疗策略对病变的清除是不完整的,特别是对体积大和/或转移的肿瘤,因此还需要额外的治疗来增强其抗肿瘤作用。
 
CAR -T作为单一疗法,同样存在不足
 
在过去十年中,CAR -T细胞疗法的临床试验数量不断增多,达到了空前的研发热潮,针对B细胞特异性细胞表面蛋白CD19的自体CAR-T细胞疗法已经成功诱导了难治性B细胞恶性肿瘤患者的持久和深度缓解,例如急性淋巴细胞白血病(ALL)或慢性淋巴细胞白血病(CLL)。
 
然而,目前尚无大规模有效的实体瘤CAR-T疗法,其中的主要障碍包括:缺乏肿瘤特异性或抗原表达下调;免疫抑制性肿瘤微环境缺乏必要的促炎刺激分子,并且含有丰富的抑制性检查点分子;以及实体肿瘤块的物理屏障。
 
这意味着,作为单一疗法,CAR-T细胞不足以克服这些抑制机制,因此同样需要额外的治疗手段以增强其抗肿瘤作用。
 
溶瘤病毒与CAR-T细胞疗法的联合
 
CAR-T细胞疗法的持久反应取决于供体T细胞的运输和肿瘤中的存活,而OV可以重塑局部肿瘤微环境,改善T细胞募集和效应功能;对OV而言,与CAR-T细胞治疗策略组合可以以互补和相加的方式起作用,克服OV对远处(未治疗)部位的有限抗肿瘤作用的局限性。
 
OV克服肿瘤微环境的免疫抑制
 
免疫抑制性肿瘤微环境
 
1- T细胞对致密/体积大的肿瘤可及性差;
 
2- 免疫抑制细胞的存在,如髓源抑制细胞(MDSC)和M2巨噬细胞;
 
3- MHC-I的表达下调,导致抗原呈递/识别不良;
 
4- 肿瘤细胞分泌趋化因子吸引免疫抑制细胞,如调节性T细胞(Treg);
 
5- 肿瘤细胞分泌抑制性细胞因子,如TGF-β、IL-10;
 
6- 肿瘤细胞通常缺乏可被内源性T细胞识别的肿瘤特异性抗原;
 
7- 免疫检查点分子(例如PD-L1)的表达导致T细胞衰竭。
 
OV帮助T细胞克服免疫抑制性肿瘤微环境
 
1- OV通过直接对肿瘤细胞的直接裂解在肿瘤块内产生空间,增加肿瘤可及性;
 
2- 肿瘤细胞裂解后释放DAMP、PAMP和TAA可以募集APC,并且TAA可将其呈递给淋巴结处的T细胞;
 
3- OV感染可诱导MHC-I和β2M的表达;
 
4- 武装OV表达趋化因子以增加内源性T细胞和CAR-T细胞的浸润;
 
5- 武装OV表达炎性细胞因子以增加肿瘤部位的T细胞增殖;
 
6- 武装OV表达双特异性T细胞接合物(BiTE)分子以将T细胞重定向至肿瘤特异性抗原;
 
7- 武装OV表达检查点抑制剂以减轻T细胞衰竭。
 
临床前研究已经证明,上述组合治疗策略可增强抗肿瘤活性。在黑色素瘤免疫活性小鼠模型中,研究人员证实溶瘤水疱性口炎病毒(oVSV)的瘤内给药促使肿瘤内CD8 +T细胞的增加,与使用热灭活的oVSV或未处理的小鼠(其中值存活期约为20天)的治疗相比,观察到T细胞浸润并且30天内存活率为50%。类似地,输注OT-I(OVA特异性)T细胞在30天内存活率为50%。
 
而当将oVSV治疗与全身输注OT-I T细胞相结合,50天时存活率约为70%,表明比单药治疗更有效的抗肿瘤反应。在类似的模型中,溶瘤腺病毒的瘤内给药与离体活化的OT-I T细胞结合使内源性CD8 + T细胞的存在增加,促进肿瘤再激活的排斥。
 
这些结果证明:溶瘤性病毒疗法与CAR-T细胞免疫疗法相结合在免疫活性小鼠模型中是有益的,它们独立地/附加地起作用以控制肿瘤生长。
 
溶瘤病毒与CAR-T联合的临床前研究(图片来源:frontier in immunology)
 
溶瘤病毒联合CAR-T疗法的潜在"武装"策略
 
具有转基因的重组溶瘤病毒赋予与CAR-T细胞疗法的直接和间接协同作用
(图片来源:BioMed)
 
重组基因工程的灵活性极大地促进了溶瘤病毒疗法领域的复兴,目前,许多“武装”治疗基因的OV正在进行临床前和临床研究。
 
例如,OV感染肿瘤有可能将细胞转化为细胞因子和趋化因子工厂,从而将TME从免疫抑制转变为允许T细胞进入和活化的免疫刺激环境。而这种潜力也创造了OV与CAR-T细胞疗法发挥直接和间接协同作用的机会。
 
策略一 检查点抑制剂
 
CAR-T细胞治疗实体瘤的最大障碍之一是肿瘤细胞上抑制性免疫检查点配体的表达,包括CTLA-4、PD-1、B7-H家族成员和Fas配体。这些配体关闭效应T细胞功能,导致它们无法攻击和控制肿瘤细胞。众多临床结果证明,靶向这些免疫检查点分子的抗体可以有效地逆转这种T细胞功能减退,然而这些抗体作为单一疗法时仅对少部分患者适度有效。
 
同时,有证据表明OV治疗期间PD-L1的表达增加,这可能是潜在的耐药机制。为此,OV与PD-1/L1抗体的联合疗法正在进行广泛的临床试验,并且取得了不俗的疗效。正在进行的临床前研究中,研究人员还探讨了表达PD-1/CTLA-4抗体的CAR-T细胞/OV的疗效。
 
上海交通大学基因治疗专家蔡宇伽教授领衔的基因治疗公司本导基因也在溶瘤病毒方向有了重要突破,该公司将最先进的基因编辑、合成生物学开关等生物学技术引入溶瘤病毒研发研发管线,使用与免疫检查点技术联合等核心技术以提高抗肿瘤疗效。
 
策略二 双特异性T细胞接合物(BiTE)分子
 
双特异性T细胞接合物(BiTE)是由CD3-scFv组成的分子,可以将肿瘤驻留/浸润的T细胞重定向至肿瘤细胞上表达的其他特异性抗原。尽管目前有许多BiTE分子正在开发用于临床,但是可能需要解决全身和频繁输注导致的潜在副作用。
 
为此,OV已经用于表达各种BiTE分子,可以增加BiTE分子的功效,并减少其全身给药引起的副作用。肿瘤部位BiTE的局部组成型表达将为肿瘤驻留T细胞提供刺激,增加CAR-T细胞的浸润和活化。
 
策略三 趋化因子/炎性细胞因子
 
T细胞在肿瘤部位发挥其细胞毒性作用之前,首先必须回到它们的目标并渗入肿瘤块。趋化因子则是将免疫细胞吸引到炎症部位的分子。
 
最近证实,肿瘤内给予溶瘤性II型单纯疱疹病毒(HSV-2)可诱导多种促炎趋化因子(即CCL2、CCL3、CCL4、CXCL9、CXCL10、CXCL11)的高表达,从而增加内源性T细胞和CAR-T细胞的浸润和持久性。
 
抑制性肿瘤微环境耗尽了前T细胞细胞因子,这是肿瘤逃避细胞毒性T细胞的显著抑制机制之一。OV可以通过递送炎性细胞因子以刺激肿瘤部位的T细胞并逆转这种无反应性,增加肿瘤部位的T细胞增殖。
 
结语
 
虽然肿瘤擅长创造免疫抑制微环境,但将OV与CAR-T细胞免疫治疗相结合或许可以克服这些逃避机制。此外,基于目前部分有待改善的临床试验数据,合理设计OV针对每种CAR构建体和每种靶肿瘤/组织的武装基因,为特定肿瘤靶标提供T细胞最佳协同分子,或许能最大化联合治疗的抗肿瘤效果。
 
两种疗法作为单一治疗的安全性已在众多临床试验中得到证实,在未来的实体肿瘤临床试验中,OV和CAR-T细胞疗法的组合可能是更安全和更有效的治疗方法。(生物谷Bioon.com)
 
参考出处:
 
DOI:10.1038/s41577-018-0014-6
DOI:10.3389/fimmu.2018.02103
DOI:10.1186/s40425-017-0294-6