罗斯奖得主卡尔·朱恩与米歇尔·萨德兰:恒心与毅力是CAR-T疗法成功的核心

两位获奖者米歇尔·萨德兰博士与卡尔·朱恩医学博士在第13届罗斯分子医学奖颁奖典礼上接受奖项[摄影:Uduak Thomas]

【纽约讯】上周,患者、同事及同行齐聚曼哈顿中城,共同庆贺卡尔·朱恩(Carl June)医学博士与米歇尔·萨德兰(Michel Sadelain)医学/哲学博士共同斩获第13届年度罗斯分子医学奖。

该奖项由范斯坦研究所董事会副主席杰克·罗斯(Jack Ross)及其妻子、诺斯韦尔基金会大额捐赠助理副总裁罗宾·罗斯(Robin Ross)捐资设立,旨在表彰其研究成果彻底革新临床诊疗实践的生物医学科学家。奖项设立于2013年,每年由范斯坦研究所旗下同行评议开放获取期刊《分子医学》(Molecular Medicine)负责评选颁发。

朱恩与萨德兰均为免疫治疗领域公认的知名学者,二人因在癌症嵌合抗原受体T细胞(CAR-T)【注:CAR-T为已获批临床应用的肿瘤免疫细胞技术】开发领域的开创性贡献获此殊荣,难掩喜悦之情。

朱恩是宾夕法尼亚大学佩雷尔曼医学院免疫学家、癌症研究者,同时担任该校细胞免疫治疗中心与帕克癌症免疫治疗研究所主任。萨德兰拥有法国、加拿大双重国籍,是哥伦比亚大学瓦格洛斯内科与外科医学院医学教授,同时负责该校细胞工程与治疗倡议项目。

由于大量与会者希望向朱恩和萨德兰道贺交流,部分人甚至索要签名,记者很难争取到超过几分钟的单独访谈时间。朱恩表示,该奖项对他个人而言是“极高的荣誉”,同时也是对过去三十年间与他并肩工作的所有团队成员付出的认可。“这一奖项也能让公众更好地了解基础研究的价值,以及基础研究如何切实改变生命,”朱恩称。

萨德兰也表达了相似的观点:“我非常荣幸能获得评审的认可,认为我们的工作值得这一奖项。”此外,颁奖典礼上到场的患者与“对该领域充满好奇、希望参与相关研究的学生”,也让他进一步感受到自身研究的人文影响与教育价值。

这种好奇心与毅力贯穿了萨德兰与朱恩的整个研究生涯。两位获奖者均提到,科学突破往往需要数十年的潜心耕耘,期间需反复应对各类挫折。

正如朱恩所言,在2011年首款免疫检查点抑制剂获批、2017年首款CAR-T疗法获批之前,“癌症免疫治疗经历了数十年的尝试与失败”。大量阴性结果会让科学评审委员会态度保守,也会导致联邦资助渠道收紧。朱恩表示,对于CAR-T领域而言,直到监管机构与科学家意识到免疫治疗确实有效,情况才有所好转,而领域的接纳首先需要“最初的范式转变”。

萨德兰对此表示赞同。如今进入该领域的科学家几乎不会遇到他、朱恩及各自团队曾面临的困境。“我们启动首项临床试验时,甚至招募不到患者,”他告诉记者,“现在患者需要排队等待入组。”


CAR-T发展简史

首项CAR-T临床试验的适应症并非癌症,而是艾滋病。20世纪90年代,朱恩实验室探索了利用T细胞治疗当时尚无有效疗法的艾滋病的可能性。“我的首项临床方案是我在贝塞斯达海军部队任职时启动的,名为RV 100,”他在获奖报告中提到。该研究是海军与陆军的联合项目,标志着“我们首次将T细胞输注至患者体内”。

宾夕法尼亚大学细胞免疫治疗中心与帕克癌症免疫治疗研究所主任卡尔·朱恩医学博士在第13届罗斯奖颁奖典礼上做报告[摄影:Uduak Thomas]

在首项临床方案中,朱恩团队采集晚期艾滋病患者的T细胞,在体外扩增且未进行任何基因修饰,随后将细胞回输至患者体内,评估该方案能否重建患者的免疫系统。

“我们原本以为这会是‘火上浇油’,因为给患者回输T细胞可能会加剧HIV复制,”但这一情况并未发生——研究人员在体外扩增T细胞时,通过下调HIV共受体的表达,使T细胞能够抵抗HIV的再次感染。2002年发表的首项临床试验结果显示,细胞回输后患者T细胞计数呈剂量依赖性升高,且未伴随病毒载量的上升。朱恩及其同事随后开展了另外3项临床试验,结果显示回输的T细胞在患者体内的平均存活时间超过10年。

这些试验完成后,朱恩团队对T细胞进行了基因工程改造,使其表达由CD4分子与T细胞受体CD3ζ信号链融合而成的受体。接下来的5年间,朱恩团队采用第一代CAR-T细胞开展了多项临床试验,证实了该产品的安全性及体内存续能力。这些研究为CAR-T技术向肿瘤应用方向转化提供了关键的安全性数据。

当然,研究过程中也不乏挫折。多项采用第一代CAR-T的研究未在癌症患者中观察到临床获益(与艾滋病患者中的结果相反),领域对该技术的热情逐渐消退,质疑声不断增多。但朱恩及其合作者始终坚持研究。第二代CAR的设计在CD3ζ信号基础上加入了共刺激结构域,具体而言,他们采用4-1BB与CD3ζ联合的结构,靶向CD19阳性白血病细胞。

彼时研究迎来了转机。首例接受该新一代CAR-T治疗的患者是一名67岁的晚期白血病男性,治疗后获得完全缓解。首批接受治疗的患者中共有3例产生应答。“当时我们不知道是不是运气太好,但这一结果极具突破性,”朱恩表示。

目前已有7款CAR-T疗法获美国FDA批准,累计治疗患者超过6万名。另有多款产品处于研发阶段,全球数千个实验室正在测试不同的CAR设计。朱恩在报告最后介绍了部分尚未发表的新研究,包括一项针对胶质母细胞瘤的项目,显然他的研究仍在继续推进。


萨德兰的研究里程碑

萨德兰表示,CAR-T细胞走向临床的过程有四大关键里程碑。第一是建立原代T细胞的基因导入方法。在该技术问世前,科学家大多以白血病细胞系为替代模型研究T细胞基因,因此对T细胞生物学的关键环节认知十分有限,包括T细胞对抗原的应答机制、增殖调控及凋亡启动条件等。

哥伦比亚大学瓦格洛斯内科与外科医学院医学教授、哥伦比亚细胞工程与治疗倡议项目负责人米歇尔·萨德兰医学/哲学博士在第13届罗斯奖颁奖典礼上做报告[摄影:Uduak Thomas]

萨德兰提出的第二大里程碑是CD3ζ链编码基因的鉴定,这一发现推动了融合受体的工程化开发,使T细胞能够持续识别并杀伤靶细胞。第三是确定了可用于实验室研究的靶标,萨德兰实验室最终选定了CD19,该分子已知在淋巴瘤与白血病细胞中表达。

第四大里程碑并非科学发现,而是一种认知的转变:如果科学家希望将T细胞推向临床应用,“必须亲力亲为”,萨德兰称,“当时没有药企愿意开发或生产细胞类药物。”

尽管目前CAR-T疗法的应用已从肿瘤拓展至其他疾病领域,但肿瘤领域仍有诸多挑战待解。萨德兰指出,CAR-T细胞在实体瘤中的疗效仍不理想。尽管已出现部分积极的临床结果,“但显然针对血液肿瘤设计的CAR-T方案不能直接照搬用于实体瘤治疗,”萨德兰表示,“这类方案或许可以直接用于自身免疫病治疗,但不适用于实体瘤。”

萨德兰指出,首要挑战来自T细胞本身。经改造的T细胞进入患者外周血后,需要到达肿瘤部位并突破肿瘤的防御系统,这一过程难度极高。即便T细胞能够浸润肿瘤,也可能无法发挥功能——肿瘤为了存活,进化出了抑制免疫应答的机制。“好消息是目前我们已经解析了其中的大部分机制”,因此下一步的研究方向是改造T细胞,使其能够克服这些免疫抑制机制。

其他挑战包括筛选合适的靶标、开发支持CAR-T细胞体内存续的策略。最后,科学家需要建立足够规模化的细胞生产工艺,降低治疗成本、提升可及性。除了优化医保报销政策或调整相关规则外,“通过生物学技术优化也能有效降低患者的治疗成本”。

萨德兰随后介绍了3种基于基础架构优化的新型CAR设计,有望成为下一代治疗方案。这些设计旨在解决此前CAR-T的部分缺陷,包括延长体内存续时间、治疗剂量较前代降低数个数量级。萨德兰在报告最后提到,该领域从“最初的概念萌芽发展到如今的水平,耗时近四十年”,但“该领域绝非停滞不前”。

“这些分子的设计在持续优化,这也是我们保持乐观的原因,”他表示。未来,“我们需要兼具持久性与效力,还需要更高的灵敏度。我相信大量设计优秀的受体将逐步实现这些目标。”


从发现到临床落地

颁奖典礼结束后,记者采访了范斯坦研究所所长兼首席执行官凯文·特雷西(Kevin Tracey)医学博士。他表示,罗斯奖旨在表彰从发现到落地的完整科学历程。“我们如今享受着前人的研究成果,这些杰出的研究者利用科学、医学与技术根除了部分疾病,现在的人甚至从未听说过这些疾病,也永远不会患病,”他称,“但不知为何,这类研究的重要性与带来的乐观情绪在当今时代被消磨了。”

特雷西表示,罗斯奖2013年设立,其独特性在于表彰那些“致力于解决问题、治愈疾病”,并“全程参与从发现到开发再到落地全流程的稀缺人才”。萨德兰与朱恩“数十年如一日践行了这一理念”,数万名患者“因这两位科学家及其所有同事的工作得以存活”。

在反科学情绪被部分新闻媒体与社交平台放大的当下,罗斯奖的设立也具有重要意义。“我们正在丢失讲故事的传统,不再构建能将所有人凝聚起来、指向共同福祉的故事与主题。故事不被讲述就会被遗忘,”他表示,罗斯奖“为我们提供了讲述这类故事、表彰杰出研究的契机”。

特雷西告诉记者,罗斯奖始终致力于奖励能够成为新疗法基础的杰出科学研究,过去五年左右,奖项的关注范围从基础研究拓展至已实现临床应用的研究。许多有分量的科学奖项都表彰“非常精妙的基础研究”,但这些早期研究的下游应用“可能需要数十年才能落地,我们决定聚焦于少数真正走完从研发到落地全流程的研究,这些研究者同样值得获得奖项认可!”

每年的获奖者由来自多个机构的代表组成的委员会评选决定。特雷西坦言,从数百项提名中选出少数获奖者始终是艰难的过程,“但我们最终总能达成共识”。


下一代变革性疗法

CAR-T从高风险的试验性疗法转变为部分癌症的标准治疗方案,证明科学共识可以发生彻底的逆转。如今,免疫治疗的前景远超最初的肿瘤领域,未来十分光明。

两位获奖者都对未来的可能性充满期待,同时也清醒地认识到实际局限性,反复强调需要持续开展研究。“我认为基本上所有血液肿瘤都可以通过某种细胞疗法治疗,”朱恩预测,“这目前更多是工程层面的问题。”他表示,目前仍需突破的方向是针对实体瘤的同类疗法,他与萨德兰各自的团队都在开展相关研究。

当被问及体内CAR-T疗法是否会成为下一代变革性疗法时,朱恩表示:“目前该领域还处于非常早期的阶段。仅仅两个月前才有首个体内CAR-T的研究结果发表,在骨髓瘤中表现出毒性与疗效并存的特征,这已经是很好的进展。”但“目前判断该疗法的体内存续时间与安全性还为时尚早”。他还提到,体内CAR-T疗法不仅可以用于癌症治疗,还能大幅降低治疗成本。“自身免疫病患者的数量是癌症患者的10倍,如果我们能开发出成本更低、可及性更高的疗法,才是真正满足临床需求。”

展望未来,萨德兰表示“有大量极具吸引力的新研究方向”。除了仍需开发有效疗法的各类癌症外,研究人员也开始探索其他应用领域,包括器官移植、神经退行性疾病与感染性疾病。

待解决的关键问题还包括这类细胞的生产方式。“如果这类疗法开始用于更多常见病,我们将会面临生产瓶颈,”萨德兰指出。健康志愿者来源的异基因细胞能否改造后适配部分患者?或者能否采用多能干细胞诱导分化的T细胞?“这是非常有价值的研究方向。”另一个“令人兴奋的新前沿”是体内研究方向,不过目前其疗效与毒性仍有待深入研究,尤其是需要多次给药的场景下的安全性。

罗斯奖评审委员会已经开始筹备明年的评选工作。特雷西表示,几周后将会向全球发送新一届奖项的提名征集邮件,第14届罗斯奖的获奖者将于2027年1月公布。

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