赵阳兵点评 | CAR-M挑战实体瘤，三大问题仍需克服
CAR-T细胞疗法在血液恶性肿瘤中显示出了良好的应用前景，但治疗实体肿瘤仍面临巨大挑战。3月23日，最新发表在Nature Biotechnology杂志上的一项研究中，来自宾夕法尼亚大学医学院的科学家团队找个了突破CAR-T疗法这一局限性的新方法[1]。
他们的研究揭示，基因改造巨噬细胞可能是解锁“细胞疗法有效治疗实体瘤”这一技能的关键。研究证实，嵌合抗原受体-巨噬细胞（chimeric antigen receptor macrophages, CAR-Ms）能够在实验室人类样本以及小鼠模型中杀死肿瘤。
具体来说，该研究中，基于巨噬细胞能够浸润到实体瘤中的先天能力及其能够激活适应性免疫系统的能力，宾夕法尼亚大学医学院的Saar Gill博士团队提出了一个假设，即，CAR-Ms有可能会成为可有效治疗实体瘤的新型细胞疗法。
巨噬细胞与T细胞的一个关键区别在于，它们是机体抵御病毒感染的第一反应者。这一特性使得想要改造巨噬细胞来攻击癌症面临着难题，因为这类细胞会抵抗基因和细胞疗法中常用的标准病毒载体的感染。
在这项新研究中，Gill博士及其同事展示了他们能够克服这一难题。通过一种高效、强大的嵌合腺病毒载体转导方法，研究人员成功将CAR引入到巨噬细胞中，获得了CAR-Ms。一个意外发现是：当病毒载体被插入后，这些工程巨噬细胞不仅表达了CAR，它们还会变成高度炎症性细胞，即促炎性M1表型。
疗效方面，CAR-Ms在体外显示出了抗原特异性吞噬作用和肿瘤清除活性。在两种实体瘤异种移植小鼠模型中，单次回输人类CAR-Ms降低了肿瘤负荷，延长了总生存期。
在异种移植模型中评估人类抗HER2 CAR-Ms的抗肿瘤活性、持久性和转运（来源：Nature Biotechnology）
进一步研究显示，CAR-Ms表达了促炎细胞因子和趋化因子，可将“旁观者”促肿瘤M2型巨噬细胞转化为抗肿瘤M1型巨噬细胞；此外，CAR-Ms还可上调抗原递呈机制，募集并递呈抗原给T细胞；同时，还抵抗了免疫抑制细胞因子的作用。
在人源化小鼠模型中，CAR-Ms进一步显示，可诱导促炎性肿瘤微环境并增强抗肿瘤T细胞的活性。
论文第一作者Michael Klichinsky博士说：“我们的研究首次证实，CAR-Ms在实体瘤动物模型中能够有效浸润到肿瘤中，影响肿瘤微环境，并通过吞噬作用降低肿瘤负荷，提高总生存期。”
“这项研究的结果给我们带来了极大的鼓舞，尤其是看到CAR-Ms能够共刺激以及将吞噬的肿瘤抗原呈递给T细胞，这表明可能诱导了T细胞抗肿瘤反应。这些发现为巨噬细胞可能会成为过继细胞疗法领域游戏规则改变者提供了支持性证据。”Gill博士补充道。
据悉，Gill博士与Klichinsky博士先前已联合创办了一家名为Carisma Therapeutics的公司，致力于开发CAR-Ms疗法。2018年6月，该公司完成了5300万美元的A轮融资，该轮融资由AbbVie Ventures、HealthCap领投。现在，Carisma正在计划开展HER2靶向的CAR-M疗法CT-0508的I期临床试验。值得一提的是，肿瘤细胞治疗领域的“大牛”Carl H. June教授是该公司的科学顾问之一。
专 家 点 评
宾夕法尼亚大学医学院 赵阳兵 副教授
肿瘤免疫治疗面临的最大的问题之一是肿瘤微环境的抑制。而在肿瘤微环境中，M2巨噬细胞是重要的帮凶。M2巨噬细胞也叫肿瘤相关巨噬细胞（TAMs），既可以抑制免疫细胞的功能，也能够促进肿瘤的生长和扩散。如何克服肿瘤抑制环境，改造肿瘤内的抑制细胞是肿瘤免疫治疗需要解决的最大问题。
CAR-T在血液肿瘤治疗中取得了一些可喜的进展，但对大部分肿瘤，尤其是实体瘤，CAR-T的治疗效果仍然很有限。一些研究团队正通过进一步的基因改造，或联合其他治疗手段，期望CAR-T细胞治疗带来新的突破。与此同时，科学家们也在寻求其它肿瘤细胞治疗途径，如开发基因修饰的NK细胞（CAR-NK）和巨噬细胞（CAR-Ms）。
此次，宾大Carl June 团队的Saar Gill实验室通过用腺病毒载体转导，成功制备了CAR巨噬细胞 （CAR-Ms），并在体外和小鼠动物模型中证实CAR-Ms能够有效、特异地识别并杀伤肿瘤。同时，研究发现并证明腺病毒载体处理巨噬细胞能使具有抑制性的M2巨噬细胞转变成促炎性的M1巨噬细胞，并且在小鼠模型中调节肿瘤微环境，产生表位扩展(epitope spreading)，这不仅解决了肿瘤微环境的抑制问题，同时其表位扩展作用又避免了肿瘤免疫逃避，起到了肿瘤疫苗的作用，从而巧妙的化敌为友，提供了一个新的、理论上完美的细胞治疗方案，等待临床验证。
当然，我们知道，任何一个新技术的出现，都需要不断完善。从目前的报道来看，研究者只部分解决了巨噬细胞基因转导问题。要想得到满意的临床结果，也许还需做很多工作，主要有三方面的问题需要克服：1）首先是细胞量的限制，不像T细胞、NK细胞可以在体外大量扩增成千上万倍，巨噬细胞在体外和输入体内后是不增殖的。一个病人一次最多能获得的巨噬细胞很有限，从而可能会严重限制其治疗效果。此外，腺病毒载体转导是瞬时表达，细胞需反复输注，但一是细胞来源严重受限，更严重的是腺病毒载体抗原性极强，使腺病毒载体转导细胞无法反复输注。2）其次是输入的巨噬细胞在体内的迁移特点会严重影响治疗效果。从报道中可以看到，巨噬细胞输入体内后先经过肺脏，然后大部分滞留在肝脏。这也是为什么报道中用的是静脉注射卵巢癌肿瘤形成的肺转移灶模型（而没用常规的皮下注射），然后静脉注射巨噬细胞；或将肿瘤和巨噬细胞都打到腹腔。此外，报道中虽然用了CD19 CAR，但无CD19 CAR-M动物实验，提示CAR-Ms可能无法治疗白血病。3)最后是肿瘤微环境抑制和表位扩展问题，现实的肿瘤微环境抑制和表位扩展要比报道中的简单的模型复杂的多。
如果我们把动物实验比作练兵，那临床治疗就是实战。很多CAR-T治疗已在实战中败下阵，期待CAR-Ms能有出色的表现。
嘉宾简介
赵阳兵现为美国宾夕法尼亚大学医学院病理和实验医学系副教授，深耕肿瘤免疫治疗领域超过20年，在CAR-T和TCR-T研究方向带来了多项重要成果。1994年在第三军医大学获移植免疫学博士学位，1996-2000年作为访问学者在以色列魏茨曼科学研究所研究“用于同种异体骨髓移植的基因工程T细胞的耐受诱导”，之后两年在杜克大学医学中心研究抗肿瘤树突状细胞疫苗，2003-2008年在NCI任职，期间开发了靶向肿瘤抗原NY-ESO-1的TCR-T和靶向Her2/Neu的三代CAR-T，并将这两项突出成果推进了临床试验；2009年，受细胞免疫治疗先驱Carl June教授邀请，加入宾夕法尼亚大学转化医学研究中心，建立了T细胞工程实验室，至今已开发出多款进入临床试验的抗实体瘤CARs。
相关论文：
[1] Michael Klichinsky et al. Human chimeric antigen receptor macrophages for cancer immunotherapy. Nature Biotechnology (2020).
参考资料：
1# CAR Macrophages Go Beyond T Cells to Fight Solid Tumors（来源：宾夕法尼亚大学医学院）
2# Carisma Therapeutics Announces a $53Million Series A Financing to Develop Novel CAR Macrophage Cellular Immunotherapy（来源：Carisma）
3# AbbVie-backed Carisma's 'CAR-M' techshrinks tumors in mouse models of ovarian cancer（来源：FierceBiotech）