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专访 | “千人计划”专家刘明耀:用基因编辑技术打造“通用型CAR-T”,造福更多癌症患者

2018/03/28 来源:生物探索
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导读
华东师范大学生命科学学院院长刘明耀教授是国家首批“千人计划”专家,在基因编辑和CAR-T肿瘤免疫疗法这两大热门领域都取得了令人瞩目的成果。在近日由医麦客主办的2018第一届肿瘤免疫治疗技术研讨会上,他告诉生物探索:“我们希望将CRISPR等基因编辑技术应用于CAR-T疗法,集两者优势,造福更多的晚期肿瘤患者。”

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开发通用型CAR-T是难题,基因编辑技术成“神助攻”

刘明耀教授长期致力于G蛋白偶联受体(GPCR)在发育和生理病理中的作用及新药研发,6年前,他将目光投向了基因编辑技术,并在3年前开始了该技术在CAR-T肿瘤免疫疗法中的研究,致力于解决CAR-T疗法针对实体肿瘤效果不佳的世界性难题。

“在肿瘤微环境中,存在大量的细胞外信号分子,这些分子可以被GPCR所识别。我们的策略是,通过靶向GPCR来阻断免疫抑制分子信号通路,重塑肿瘤免疫微环境,从而增加CAR-T疗法等免疫治疗的效果。”刘明耀教授向生物探索解释道。

事实上,尽管CAR-T疗法已经在去年获美国FDA批准上市,但该领域所面临的挑战远不止“在实体瘤中疗效甚微”这一点。由于目前被批准上市的都是自体CAR-T疗法,即利用患者自身的T细胞进行改造,再回输到其体内发挥抗癌作用,因此,以下3大问题也随之而来:1)由于每个病人的CAR-T都需要个性化制备,治疗费用高达几十万美元;2)自体CAR-T的制备需要3-4周的时间,这对于“时间就是生命”的癌症患者来说是非常长的等待期;3)很多患者在经历了多轮治疗后,自体T细胞活性很差或者扩增能力有限,这直接影响了CAR-T的疗效,甚至有些患者根本无法获得能扩增制备CAR-T的细胞。

如何解决这些问题呢?刘明耀教授给出的答案是:开发通用型CAR-T技术,即异体CAR-T。简单来说,通用型CAR-T就是用健康供者(非患者本人)的T细胞提前制备出大量供不同患者使用的CAR-T细胞,然后可以像普通的药物一样储存备用。这样的策略不仅能免除患者等待的时间,也可以从健康的年轻人中获取“增殖能力、活性更好”的T细胞。同时,由于可以批量标准化制备,CAR-T的成本也有望大大降低,从而为更多患者带来福祉。

不过,说起来容易,做起来难。成功的通用型CAR-T需要实现两个关键点:第一,确保来自异体的CAR-T细胞既能发挥抗癌作用又不攻击患者自身组织,即不产生移植物抗宿主病(graft-versus-host-disease,GVHD);第二,确保患者的免疫系统不攻击来自异体的CAR-T细胞,即不产生免疫排斥。

刘明耀教授告诉生物探索:“先前,一直没有技术能够同时很好地做到这两点,但是现在,利用CRISPR等基因编辑技术,我们能够构建‘超级’CAR-T细胞,一次完成多靶点敲除,包括敲除免疫检查点(如PD-1等)以解除T细胞抑制信号、敲除HLAhuman leukocyte antigen,人类白细胞抗原)以防止宿主免疫排斥,以及敲除TCRT-cell receptor,T细胞受体)以防止GVHD。”

据刘明耀教授透露,为尽快推动科研成果转化,2016年,其研究团队已与上海邦耀生物共同组建了“上海基因编辑与细胞治疗研究中心”,致力于通用型CAR-T的临床研究。目前,相关项目已经开始患者招募,同时向CFDA进行新药临床试验(IND)申报。他说:“CRISPR是快速简捷、高效精准的基因编辑工具;CAR-T是靶向识别、高能长效的肿瘤杀伤疗法。我们希望将CRISPR等基因编辑技术应用于CAR-T疗法,集两者优势,造福更多的晚期肿瘤患者。

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“魔剪”治疗单基因遗传病,修复效率不高是阻碍

那么,刘明耀教授又是如何与CRISPR技术“结缘”的呢?原来,是他的“老朋友”GPCR在其中“牵了线”。

他告诉生物探索:“为了弄清更多孤儿GPCR的未知功能,基因敲除是我们研究中必不可缺的一环,因此,我们一直在积极跟进相关技术的发展。最初,我们使用的是传统的ES打靶基因敲除技术。2013年4月,我们在Nucleic Acids Research率先报道了利用TALEN技术构建的基因敲除小鼠的研究成果,同年8月,我们在Nature Biotechnology上发文,在全球首次证实CRISPR技术在小鼠和大鼠中可同时敲除多个基因,进而构建复杂的动物模型。”据了解,这篇Nature Biotechnology论文的发表距离“张锋团队在Science杂志首次证实CRISPR技术能够编辑哺乳动物细胞基因组”仅半年多。该方法构建的基因突变动物具有显著高于传统方法的生殖系转移能力,是一种可靠、高效、快速的构建基因敲除动物模型的新方法。

目前,除了利用CRISPR技术构建动物模型,改善细胞治疗(包括CAR-T和造血干细胞疗法),刘明耀教授团队也在研究用这一“基因魔剪”治疗单基因突变遗传性疾病,其中也发现了一些技术难题。

刘明耀教授解释道:“目前来说,CRISPR技术敲除基因虽然非常高效,但是修复基因的效率其实并不高。不过,我们的研究也发现,对于像血友病和I型酪氨酸血症等一些疾病来说,只需修复少部分细胞就能达到治愈的效果,这些患者将最早从CRISPR技术中获益。此外,相对而言,CRISPR在细胞治疗中能够发挥更好的作用,因为细胞治疗是在体外对细胞进行编辑,我们可以筛选出‘好’的细胞再回输给患者使用。”

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好的科学家要有“企业家精神”,不能只想着发论文

回望刘明耀教授学术生涯的开端,要追溯到上世纪80代。1985年,在湖南师范大学拿到硕士学位后,刘明耀教授开始了他长达20余年的“美国求学、执教之旅”,并于2006年底,正式成为美国德克萨斯农工大学生物科学与技术研究所终身正教授。也就是在这一年,他迎来了职业生涯的一次转折——是否回到祖国,开始新的科研事业。2007年,他做出了加入华东师范大学的决定,带着团队,组建生命医学研究所并任所长。短短1年后,刘明耀教授入选了国家首批“千人计划”,2012年起任华东师范大学生命科学学院院长。

总结过去的这十年,他说:“从小的方面来说,对我个人而言,这是丰富多彩的十年。我们不仅追求做好基础研究,更开始注重成果转化。从大的方面来说,这是中国生命科学领域飞速发展的十年。经过这10年,我们在很多方向实现了从‘跟跑’到‘并跑’的重大进步。”

据统计,经过过去30多年的积淀,刘明耀教授已在Science、Nature、Cell、Nature Medicine、Nature Biotechnology等顶级杂志上发表了数百篇论文。对于究竟如何定义“好论文”,他认为,真正好的生命医学研究,都是从长远来说,解决了与人类健康相关的一些重要问题。

“在任何一个学科领域,都有大家公认存在、但还未解决的难题。如果科学家们能够发现并创造性地解决这些阻碍领域发展的问题,那么,其研究成果必定是有价值的。我一直跟团队的年轻研究者强调,一个好的科学家必须要有‘企业家精神’,集创造力、坚持和责任于一身,不能只想着发论文,而是要从人类健康的角度考虑,做对社会真正有意义的事情。”采访的最后,刘明耀教授这样说。