全流程服務(wù)驅(qū)動(dòng)細(xì)胞&基因治療藥物研發(fā)

2022-06-16

訪(fǎng)問(wèn)量：

細(xì)胞&基因療法 (CGT) 近些年發(fā)展突飛猛進(jìn)，為很多難以治療的惡性腫瘤提供了治愈的可能性。在技術(shù)、資本和政策的驅(qū)動(dòng)下，全球 CGT 行業(yè)快速升溫，大量CGT 藥物研發(fā)進(jìn)入臨床階段，為難治性疾病提供了全新的治療理念和思路。

美迪西已建立完善的細(xì)胞&基因治療藥物研發(fā)平臺(tái)，可為細(xì)胞&基因治療類(lèi)產(chǎn)品提供藥理藥效、生物分布和安全評(píng)價(jià)研究等一站式服務(wù)。美迪西運(yùn)用豐富的動(dòng)物模型和多種先進(jìn)的分析技術(shù)，綜合考慮不同研發(fā)項(xiàng)目的特點(diǎn)，已為客戶(hù)完成了多個(gè)基因和細(xì)胞免疫治療方案的臨床前開(kāi)發(fā)項(xiàng)目。

細(xì)胞&基因療法 (CGT) 簡(jiǎn)介

細(xì)胞治療是指采用生物工程的方法獲取具有特定功能的細(xì)胞并通過(guò)體外擴(kuò)增、特殊培養(yǎng)等處理后使這些細(xì)胞具有增強(qiáng)免疫、殺死病原體和腫瘤細(xì)胞等功能從而達(dá)到治療某種疾病的目的。

基因治療指通過(guò)糾正或補(bǔ)償異?；蛉毕菀赃_(dá)到治療疾病的一種治療方法?；蜃鳛檫z傳物質(zhì)的基本單位，具有控制遺傳性狀表達(dá)和活性調(diào)節(jié)的作用。當(dāng)基因出現(xiàn)異常時(shí)往往會(huì)出現(xiàn)一些病狀。基因治療可以通過(guò)基因轉(zhuǎn)移或基因調(diào)控等方法，將帶有治療性的基因?qū)牖颊唧w內(nèi)，使其正常表達(dá)，從而得到治療的效果。

根據(jù)實(shí)現(xiàn)手段的不同分為體外 (離體) 治療和體內(nèi)治療兩大類(lèi)。體內(nèi)基因治療和體外基因治療的研發(fā)管線(xiàn)各占一半，病毒仍是最常用的基因載體。采用體內(nèi)方法還是體外方法由很多因素決定，比如疾病產(chǎn)生部位、體內(nèi)細(xì)胞的獲取難度等等，總體來(lái)說(shuō)，體內(nèi)方法和體外方法沒(méi)有顯著的優(yōu)劣差異。無(wú)論是體內(nèi)和體外治療，絕大部分的研發(fā)管線(xiàn)都使用病毒載體。目前應(yīng)用最廣泛的平臺(tái)依次是腺相關(guān)病毒、慢病毒、腺病毒等。其中，腺相關(guān)病毒 (AAV) 是一種大小約為 26nm，只包含一條單鏈線(xiàn)狀 DNA 基因和蛋白質(zhì)衣殼的無(wú)包膜病毒。AAV 由于其低毒力、高轉(zhuǎn)導(dǎo)率、成本可控、低插入風(fēng)險(xiǎn)的特點(diǎn)被廣泛運(yùn)用于基因治療中。體外基因治療則指將患者的細(xì)胞在體外進(jìn)行遺傳修飾后回輸。

體內(nèi)和離體基因治療.jpg

體內(nèi)和離體基因治療^[1]

CGT 藥物類(lèi)型一般包括：攜帶特定基因的基因治療載體 (如病毒 AAV)；基因修飾的細(xì)胞治療類(lèi)產(chǎn)品 (如 CAR-T、CAR-NK)；具有特定功能的溶瘤病毒產(chǎn)品；mRNA 類(lèi)產(chǎn)品；寡核苷酸類(lèi)產(chǎn)品等。

CGT全球市場(chǎng)規(guī)模

全球根據(jù) Coherent Market Insights 分析，全球基因細(xì)胞治療市場(chǎng)將從 2017 年的 US$6,020.0 Million 增長(zhǎng)至 2026 年的 US$35.4 Billion，年均復(fù)合增長(zhǎng)率為 21.9%。

全球基因細(xì)胞治療市場(chǎng).png

來(lái)自 Coherent Market Insights 官網(wǎng)

FDA 獲批的 CAR-T 療法.png

FDA 獲批的 CAR-T 療法

NMPA 獲批的 CAR-T 療法.png

NMPA 獲批的 CAR-T 療法

CAR-T免疫療法

嵌合抗原受體 T (CAR-T) 細(xì)胞是經(jīng)過(guò)工程改造的 T 細(xì)胞，可在細(xì)胞表面表達(dá)嵌合抗原受體 (CAR)，以靶向腫瘤相關(guān)抗原 (TAA)，進(jìn)而激活 CAR-T 細(xì)胞以殺死腫瘤細(xì)胞。CAR 結(jié)構(gòu)從第一代CAR（只有 CD3ζ 信號(hào)域）發(fā)展到第二代 CAR（CD3ζ+41BB 或 CD28 信號(hào)域）和第三代CAR（CD3ζ+41bb 和 CD28 信號(hào)域）。

CAR-T 療法在血液系統(tǒng)惡性腫瘤 (如 B 細(xì)胞非霍奇金淋巴瘤、慢性淋巴細(xì)胞白血病和霍奇金淋巴瘤) 中顯示出可喜的臨床效果，但對(duì)實(shí)體瘤的療效有限。這可能歸因于實(shí)體瘤微環(huán)境中的免疫抑制機(jī)制；免疫抑制細(xì)胞和分子使腫瘤細(xì)胞在治療過(guò)程中逃避免疫識(shí)別。免疫逃逸的影響使 CAR-T 細(xì)胞難以穿透腫瘤組織并殺死腫瘤細(xì)胞。

在腫瘤細(xì)胞的免疫逃逸過(guò)程中 PD-1/PD-L1 軸抑制具有至關(guān)重要的作用。PD-1 是CD28 家族的一員，在多種免疫細(xì)胞中表達(dá)，特別是 CD4+ T 淋巴細(xì)胞、CD8+ T 淋巴細(xì)胞、B 淋巴細(xì)胞、自然殺傷細(xì)胞和樹(shù)突細(xì)胞中。PD-1有兩個(gè)結(jié)合配體，PD-L1 (B7-H1 或 CD274) 和 PDL2 (B7-DC 或 CD273)。PD-L1 在多種腫瘤細(xì)胞中表達(dá)，如人肺癌、卵巢癌、結(jié)腸癌、腎癌和黑色素瘤等，也表達(dá)于T細(xì)胞、B細(xì)胞、巨噬細(xì)胞、樹(shù)突狀細(xì)胞、間質(zhì)干細(xì)胞等細(xì)胞表面。與 PD-L1 相比，PD-L2 的表達(dá)有限，主要表達(dá)于活化的巨噬細(xì)胞、樹(shù)突狀細(xì)胞和少量腫瘤細(xì)胞等細(xì)胞表面。PD-1/PD-L1 結(jié)合可以抑制 T 細(xì)胞活化和細(xì)胞因子產(chǎn)生，導(dǎo)致免疫抑制。PD-1/PD-L1 結(jié)合還可以抑制 PI3K 分子的活性，阻斷 CD28 信號(hào)，從而降低 T 細(xì)胞的增殖能力、腫瘤殺傷能力和細(xì)胞因子的釋放。

PD-1基因沉默助力CAR-T療法

下文中科研人員采用 shRNA 介導(dǎo)的基因沉默技術(shù)構(gòu)建靶向 CD19 抗原 (CD19/△PD-1 CAR-T) 和前列腺干細(xì)胞抗原 (PSCA/△PD-1 CAR-T) 的 CAR-T 細(xì)胞 (PD-1沉默) ，從而阻斷治療淋巴瘤和前列腺皮下異種移植中的 PD-1/PD-L1 通路，增強(qiáng)CAR-T細(xì)胞的抗腫瘤作用。阻斷 PD-L1/PD-1 免疫抑制軸對(duì) CAR-T 細(xì)胞增殖和抗腫瘤作用的影響，從而增強(qiáng)其對(duì)前列腺和白血病異種移植瘤的作用。

將 PD-1 shRNA 整合到 CAR 質(zhì)粒中，再通過(guò)慢病毒載體轉(zhuǎn)導(dǎo)進(jìn) T 細(xì)胞，獲得具有 PD-1 沉默功能的 CAR-T 細(xì)胞。結(jié)果表明，PD-1 的有效沉默顯著抑制腫瘤微環(huán)境的免疫抑制作用，延長(zhǎng)了 CAR-T 細(xì)胞的活化時(shí)間，從而產(chǎn)生較強(qiáng)的腫瘤殺傷作用。PD-1 沉默的CAR-T 細(xì)胞顯著延長(zhǎng)了皮下前列腺和白血病異種移植小鼠的存活期。證明 PD-1 沉默技術(shù)是促進(jìn) CAR-T 細(xì)胞對(duì)皮下前列腺和白血病異種移植物治療效果的合適解決方案。

此實(shí)驗(yàn)中的質(zhì)粒測(cè)序工作完全由美迪西完成。

構(gòu)建慢病毒載體質(zhì)粒.png

構(gòu)建慢病毒載體質(zhì)粒^[2]

使用表達(dá)CD19 (K562-CD19) 的人慢性粒細(xì)胞白血病細(xì)胞 (K562-CD19) 和表達(dá)PSCA (PC3-PSCA) 的人前列腺癌細(xì)胞構(gòu)建皮下腫瘤模型，并用 CD19/△PD-1 CAR-T 和 PSCA/△PD-1 CAR-T細(xì)胞分別處理。一周內(nèi)腫瘤體積明顯縮小，說(shuō)明 △PD-1 CAR-T細(xì)胞可顯著抑制腫瘤生長(zhǎng)。與正常 CAR-T 細(xì)胞相比，注射 △PD-1 CAR-T 細(xì)胞的小鼠存活時(shí)間顯著延長(zhǎng)。當(dāng)效應(yīng)細(xì)胞與靶細(xì)胞的比例為 8:1 時(shí)，△PD-1 CAR-T 細(xì)胞表現(xiàn)出比正常CAR-T 細(xì)胞更高的殺傷能力和細(xì)胞因子釋放能力。結(jié)果表明，CAR-T 細(xì)胞中的 PD-1沉默有效地阻斷了 PD-1/PD-L1 通路，從而增強(qiáng) CAR-T 細(xì)胞對(duì)皮下異種移植瘤的治療效果。

CD19△PD-1 CAR-T細(xì)胞抑制K562-CD19腫瘤生長(zhǎng).png

CD19/△PD-1 CAR-T細(xì)胞抑制K562-CD19腫瘤生長(zhǎng)^[2]

總結(jié)與展望

從傳統(tǒng)小分子、蛋白藥物到核酸類(lèi)藥物再到細(xì)胞&基因療法等新型治療類(lèi)型已經(jīng)成為了生物醫(yī)藥行業(yè)的關(guān)注焦點(diǎn)。藥企的創(chuàng)新不斷升級(jí)，為藥企服務(wù)的美迪西也在不斷發(fā)力，布局細(xì)胞&基因治療 CDMO 領(lǐng)域，已建立完善的細(xì)胞&基因治療藥物研發(fā)平臺(tái)，可為細(xì)胞&基因治療類(lèi)產(chǎn)品提供藥理藥效、生物分布和安全評(píng)價(jià)研究等一站式服務(wù)。

參考文獻(xiàn)

[1]. Kerstin B Kaufmann, et al. Gene therapy on the move. EMBO Mol Med. 2013 Nov;5(11):1642-61.
[2]. Jing-E Zhou, et al. ShRNA-mediated silencing of PD-1 augments the efficacy of chimeric antigen receptor T cells on subcutaneous prostate and leukemia xenograft. Biomed Pharmacother. 2021 May;137:111339.
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[4]. D.M. Pardoll. The blockade of immune checkpoints in cancer immunotherapy. Nat Rev Cancer, 12 (2012) 252-264.
[5]. Janis M Taube, et al. Colocalization of inflammatory response with B7-h1 expression in human melanocytic lesions supports an adaptive resistance mechanism of immune escape. Sci Transl Med, 4 (2012) 127ra37.

美迪西細(xì)胞&基因治療藥物服務(wù)平臺(tái)

美迪西已建立完善的細(xì)胞&基因治療藥物研發(fā)平臺(tái)，可為細(xì)胞&基因治療類(lèi)產(chǎn)品提供藥理藥效、生物分布和安全評(píng)價(jià)研究等一站式服務(wù)。美迪西運(yùn)用豐富的動(dòng)物模型和多種先進(jìn)的分析技術(shù)，綜合考慮不同研究項(xiàng)目的特點(diǎn)，已為客戶(hù)完成了多個(gè)基因和細(xì)胞免疫治療方案的臨床前開(kāi)發(fā)項(xiàng)目。

美迪西細(xì)胞&基因治療藥物服務(wù)資質(zhì)

美迪西動(dòng)物實(shí)驗(yàn)設(shè)施獲得 AAALAC（國(guó)際動(dòng)物評(píng)估與認(rèn)證協(xié)會(huì)）認(rèn)證和中國(guó)食品藥品監(jiān)督管理局 GLP 證書(shū)，并成功通過(guò)美國(guó)食品藥品管理局 GLP 審計(jì)。

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