目录
《Treg 细胞疗法》
一、Treg 细胞疗法概述
1.1Treg 细胞
1.2Treg 细胞疗法
1.3Treg 疗法提升策略
1.4CAR-Treg 疗法当前挑战
二、Treg 疗法的临床应用
2.1 GvHD
2.2 自身免疫病
三、Treg 疗法相关企业
3.1 Kyverna Therapeutics
3.2 Quell Therapeutics
3.3 GentiBio
3.4 Sonoma Biotherapeutics
3.5 Mozart Therapeutics
3.6 Abata Therapeutics
3.7 Sangamo Therapeutics
四、小结
一、Treg 细胞疗法概述
调节性 T 细胞 (regulatory T cells, Tregs) 可以局部抑制免疫效应,在外周免疫耐受中具有重要作用,且有诱导组织再生的能力,因此在自身免疫性疾病与器官移植排异中均具有巨大潜力。使用 Treg 疗法的临床前研究已验证了其在模式动物总中全性和可行性。然而 Tregs 在自身免疫性疾病中会存在功能受损,因此,在考虑 Treg 输注时,需要考虑对其进行离体修饰与增殖,以增强和稳定维持其免疫抑制功能。
1.1Treg 细胞
1.1.1 Treg 细胞与自身免疫病和过度炎症
自 1970 年代初 Treg 细胞被首次描述以来,其在调节适应性免疫反应的激活和收缩中的作用已被长时间广泛研究。然而,对 Treg 细胞功能理解的转折点是在 1995 年,Sakaguchi 团队确定了 CD25 的组成性高水平表达为其重要生物标志物。几年后,其免疫抑制能力首次得到测定。而 Sakaguchi、Ramdell 和 Rudensky 小组将 FOXP3 鉴定为 Treg 细胞主基因调节因子,首次表征了控制细胞个体分化和功能的分子通路。接下来的几年里,不同的科学团体相继进行了 Tregs 的表型、抑制能力和细胞功能性关键分子的研究,其工作成功区分了 Treg 各类细胞亚群,这些细胞亚群不仅参与抑制自身免疫性反应,还广泛存在于非淋巴组织中,参与保持器官稳态。
Treg 细胞目前可根据其来源(胸腺和外周)和富集位置(淋巴和组织驻留)分类。它们通过表达特定的趋化因子受体控实现细胞活化和诱导/维持外周免疫耐受性,Treg 细胞通过这些趋化因子受体响应趋化因子的化学浓度梯度定位到特定组织中,随后释放可溶性分子,从而抑制炎症发展(IL-10、IL-35 或 TGF-β)、直接杀死靶细胞(颗粒酶和穿孔素)或破坏其代谢途径(cAMP, 腺苷和消耗 IL-2)。Treg 细胞的抑制活性不仅限于常规 T 细胞,还可扩展至其他细胞类型,例如 NK 细胞、中性粒细胞和第 2 类内免疫淋巴细胞 (ILC2)。此外,Treg 细胞还可通过抑制分子(CTLA4、PD-1 和 LAG3)的表达和影响 APC 的抗原呈递能力(CD80/CD86 的内吞作用、MHC 内吞降解)干扰 APC 和 T 细胞之间的结合,从而实现对免疫作用的抑制。
最后,Treg 细胞还可以驱动 M2 巨噬细胞和中性粒细胞等其他细胞的表型分化。
图1. Treg 细胞在淋巴组织中的功能。Treg细胞通过不同的机制控制其他免疫细胞的激活。(A) 通过分泌 IL-10、IL-35 和 TGF-β 等抑制因子或诱导细胞凋亡的分子(穿孔素和颗粒酶 A/B),抑制 T 细胞反应。(B) 通过消耗 IL-2 诱导靶 T 细胞的代谢紊乱,通过刺激嘌呤能腺苷受体 (A2A) 或产生环 AMP (cAMP) 介导免疫抑制。(C) 通过 LAG3 与 MHC II 类的相互作用、由 CTLA4 介导 CD80/CD86 的反式内吞作用、MHC II 分子吞噬降解或诱导 DC 产生免疫抑制性 IDO ,调节 DC 成熟和功能。(D 和 E)影响巨噬细胞、中性粒细胞、ILC2 和 NK 细胞的分化和功能。
资料来源:Giulio 等2020年文献综述
Tregs 可控制的免疫活动,因此在预防自身免疫和过度炎症中起着至关重要的作用。以X-相关免疫失调性多内分泌病肠病综合征 (IPEX) 为例,该综合征由 FOXP3 基因突变引起, Treg 在其中由于增殖紊乱而完全缺失,导致多器官自身免疫。在 IPEX 小鼠模型(scurfy 小鼠)中, Treg 的过继转移可缓解症状发展。
除IPEX 外,Treg 数量和功能的紊乱还是多种其他自身免疫和高炎症性疾病的特征。未经治疗的 r/r MS 患者、活动性系统性红斑狼疮 (systemic lupus erythematosus, SLE) 患者和活动性克罗恩病患者均表现出明显的整体 Treg 数量减少。而 T1DM 患者整体 Treg 数量没有改变,但有报告表明患者炎症部位的 Treg 数量减少。除 T1DM 外,克罗恩病患者的发炎肠黏膜和 r/r MS 患者的脑脊液 (CSF) 中,Treg 数量呈现出组织特异性增加。
除数量的变化外,Treg 细胞在多种自身免疫性疾病中也表现出不同程度的抑制活性降低。MS 患者的循环 Treg 细胞常存在功能缺陷,在未经治疗的 r/r MS 患者中尤为常见。T1DM 患者的 Treg 抑制能力也出现大幅降低。在 EAE 小鼠模型中,在疾病高峰期从 CNS 中提取的 Tregs无法抑制从 CNS 分离的效应 T 细胞。但在其他疾病中也有不同报道,有研究显示从克罗恩病患者发炎肠粘膜的淋巴结中分离出的 Tregs 仍然具有抑制作用。
总之,自身免疫性疾病和高炎症性疾病的疾病严重程度和进展和 Treg 的缺失或失活高度相关。因此,Tregs 可作为恢复免疫平衡的一种潜在干预措施。然而,由于患者的 Tregs 在许多自身免疫性疾病中功能失调,因此输注自体 Tregs 可能是不够的,故而可以考虑异体基因 Treg 移植,但异体 Treg 移植也涉及包括 GvHD 和移植排斥在内的各种风险。
1.1.2 Treg 细胞亚群及其生物学性质
Treg 细胞在免疫系统中极其异质,可以有不同的起源,表达多种标记,并具有多种功能。如前文所述,其活性不限于抑制自身反应性免疫反应或诱导外周耐受,还可以支持其他细胞的分化和非淋巴器官中的组织稳态。
tTreg 与 pTreg
迄今为止,尚未在人类中鉴定出将 tTreg 细胞与 pTreg 细胞区分开来的单一标记,且尚未能区分其体内功能。涉及人类 tTreg 细胞的研究报告了 Helios 的特有表达,但 Helios 在人类 T 细胞活化、增殖和下调过程中也有上调,因此这一论断尚存较大争议,而 Helios 的表达不能可靠地区分 pTreg 细胞和 tTreg 细胞。理论上,FOXP3 基因座 (TSDR) 中某个区域的去甲基化水平可以区分胸腺来源的 Treg 细胞与外周诱导的 Treg 细胞,但有证据表明,如果给予足够的时间,体内产生的 pTreg 细胞 TSDR 也会充分去甲基化。
也有研究发现 Neuropilin-1 (Nrp-1) 在鼠 tTreg 和 pTreg 细胞中表现出表达差异性。Nrp-1 是一种细胞表面分子,最初在小鼠中被鉴定为 Treg 细胞和 DCs 之间长期相互作用的促进剂,并已被报道为 TGF-β 和血管内皮生长因子 (VEGF) 的受体。然而,在人类 Treg 细胞中未发现类似现象,体外刺激 FOXP3- T 细胞可诱导 Nrp-1 表达,但 FOXP3+ Treg 细胞中并未发现 Nrp-1 表达。
最后,Treg-of-B 细胞是近期发现的第三种 FOXP3- Treg 细胞,其产生需要 T 和 B 淋巴细胞之间的细胞间接触,而其产生并不像 Tr1 细胞那样依赖 IL-10。这种类型的 Treg 细胞除了产生 IL-10 外,还表达高水平的 LAG3、ICOS、PD1、GITR、OX40 (CD134) 和 CTLA4,这令 IL-10 在 Treg-of-B 细胞的抑制作用中变得可有可无。
表1. 淋巴组织中Treg细胞亚群的主要特征
资料来源:公开信息,探针资本整理
功能不同的 FOXP3+ Treg 细胞亚群
当前从全血中分离 Treg 细胞的方法依赖于磁珠分离,或根据 CD4、CD25 和 CD127 的表达进行 FACS 分选。然而,最近对这些细胞的表型表征导致了许多功能不同的亚群的鉴定,这些亚群由它们的成熟状态或在免疫系统中的独特作用定义。这些独特的特性可用于开发更量身定制的细胞产品,该产品既可以赋予细胞选择性优势,也可以赋予临床病症特定的靶向性。
相比之下,CD45RA-FOXP3lowCD25++CD4+ T 细胞(群体 III;Fr III)具有不同的特征。这些细胞是产生细胞因子的 T 细胞(IL-2、IFNγ、IL-17A、IL-4、IL-22 和 IL-10)的异质群体,具有甲基化程度更高的 FOXP3 5'区域 并且在存在促炎细胞因子环境的情况下,其表型远不如其他两个群体稳定。尽管群体 III 尚未完全表征,但有证据表明它由非 Treg 细胞和具有具备特殊特性的不同 pTreg 细胞的混合组成,例如伤口愈合 CD161+ Treg 细胞(在下一节中描述)和血液循环滤泡 Treg 细胞(Tfr)。
图2. 三种不同的 FOXP3+ T 细胞亚群:所有 CD4+ T 细胞都可以根据 FOXP3 和 CD45RA 的表达进行分裂。FOXP3+ T 细胞可以分为三个功能不同的亚群。FOXP3lowCD45RA+ T 细胞(Fr. I)被定义为幼稚或静息的 Treg 细胞,具有体内低增殖活性、稳定的 FOXP3 基因转录和中等抑制能力。它们可以分化成活化的 FOXP3hiCD45RA- T 细胞(Fr. II),具有体内高增殖活性、FOXP3 稳定表达和高抑制能力。FOXP3lowCD45RA- T 细胞(Fr. III)是非 Treg 细胞和外周产生的具有独特特征的 pTreg 细胞的混合物,在促炎环境中表现出非常可塑性的表型,并产生细胞因子,如 IFNγ、IL-2 和 IL-17A。
资料来源:Giulio 等2020年文献综述
Treg 细胞维持免疫稳态和避免自身免疫反应的能力也依赖于与效应 T 细胞靶标共定位的能力。CD4+ 效应 T 细胞的不同亚群,如 Th1、Th2、Th17、Th22 和滤泡性 T 辅助细胞 (Tfh) 受特定转录因子调控,不仅产生细胞因子,而且在其表面呈现不同的趋化因子受体组合,促进其进入不同的炎症环境。与之类似,被 APC 激活的 Treg 细胞可以分化成不同的亚群,这些亚群在表面表达与它们将要调节的效应 T 细胞相同的趋化因子受体。例如,在 Th1 样炎症的小鼠模型中,IFN-γ 的上调可同时促进 Treg 细胞中 Th1 相关转录因子 T-bet 和趋化因子受体 CXCR3 的表达。这些 Th1 样 Treg 细胞具有免疫抑制作用,可改善头皮屑小鼠的 Th1 样炎症。同样,Hoeppli 等人表明,在 Treg 细胞的体外扩增过程中添加 IFN-γ 和 IL-12,能诱导 CXCR3 和 T-bet 的表达,并支持这些细胞响应趋化因子 CXCL10 进行迁移的能力。
在其他小鼠模型中,肠道微生物群也可以诱导 Th17 细胞以及表达 Th17 相关转录因子 RORγt 的 Treg 细胞,这些 RORγt+ Treg 细胞能够在病理上更好地改善 2 型免疫病症状。
此外,在人和小鼠中都发现了类似的模式:CXCR3 的表达与 Th1 细胞和 Th1 样 Treg 细胞有关;而 CXCR3-CCR6+CCR4+CCR10-的组合与 Th17 细胞和 Th17 样 Treg 细胞相关;Th2 细胞和 Th2 样 Treg 细胞均表达 CCR4+CCR6-CXCR3- 表型;Th22 细胞和 Th22 样 Treg 细胞为 CXCR3-CCR6+CCR4+CCR10+;CXCR5、PD-1 和 ICOS 的膜表达与滤泡 T 辅助细胞 (Tfh) 和调节 (Tfr) 细胞进入 B 细胞滤泡并控制 B 细胞活化有关。除 FOXP3 外,这些不同类型的 Treg 细胞选择性地共表达以下转录因子,以控制其细胞因子产生和迁移潜力:GATA3(Th2 样)、T-bet(Th1 样)、RORɣ( Th17 样)和 BCL6(Tfr)。因此,除了 HELIOS、CTLA4 和其他与高抑制活性相关的分子的稳定表达外,每种细胞表型都显示出独特的细胞因子谱,例如 Th1 样和 Th17 样 Treg 细胞同时产生大量的抗炎 IL-10(而 Th1 和 Th17 细胞不产生)与其对应 Tconv 产生的细胞因子(Th1 样产生的 IFNγ , Th17 样产生 IL17)。然而,与其 Th2 样 和 Th22 样 Treg 细胞并未表现出与其相对应 Th2 和 Th22 一致的细胞因子模式。
图3. 由其效应 T 细胞靶点共同定位的能力定义的 Treg 细胞亚群:在淋巴组织中、存在炎症状况或组织特异性微环境的情况下,DCs 会刺激naive Treg 细胞分化成功能不同的效应子亚群。这些 Treg 细胞亚群显示出独特的转录谱与趋化因子受体的特定模式,这些受体允许运输到其靶细胞相同的炎症部位。同样,Treg 细胞和naive T 细胞都可以分化为滤泡 Treg 细胞 (Tfr),受转录因子 Bcl6 和 FOXP3 的共表达控制。Tfr 细胞表达滤泡 T 辅助细胞 (Tfh) 表面标志物,如 CXCR5、ICOS 和 PD-1 以及其他典型的 Treg 细胞标志物。这种分化赋予 Treg 细胞进入生发中心的能力,抑制 Tfh 和 B 细胞之间的串扰,从而控制抗体的产生。
资料来源:Duhen 等2017年文献综述
1.1.3 作用于非淋巴组织的 Treg 细胞亚群
过去几年中,Treg 细胞在多个非淋巴部位迁移和积累的重要性,逐渐被揭示。尽管 Treg 细胞在这些部位的机制作用证据主要源自小鼠实验,而小鼠和人类的组织 Treg 细胞具有不同的表型、特定的 TCR 谱和功能,但也有部分来自人类的观察数据可供讨论。与非淋巴组织相关的 FOXP3+CD4+ 调节性 T 细胞的发现推动了人类免疫系统具有第二个关键功能的观点形成:维持全身稳态。
图4. 非淋巴组织中的 Treg 细胞:
(A) CXCR4+CD150+ Treg 细胞在基质细胞产生的 CXCL12 引导下运输至 BM,并通过 CD39/CD73 产生腺苷来维持造血干细胞 (HSC) 的静止和自我更新,从而控制其 ROS 水平。在 HSC 上高度表达的腺苷受体 A2AR 的信号可阻止细胞内 ROS 的增加。
(B) ST2 (IL-33R) 在 AT Treg 细胞中的表达将细胞驱动到脂肪组织,在那里,PPARγ的Treg细胞表达使细胞能够适应脂肪环境并调节参与脂质代谢的基因。Treg 细胞在瘦脂肪组织中含量丰富,并参与维持抗炎 M2 巨噬细胞的分化。肥胖组织中的 Treg 细胞显着减少,同时炎症性 M1 巨噬细胞相对 M2 巨噬细胞显著增加,之后导致脂肪细胞的肥大与增加炎症水平的细胞凋亡。这一系列过程导致了脂肪组织对胰岛素的抵抗、血脂异常和慢性低度炎症。
(C) Treg 细胞在伤口愈合中的双重作用:(i) Treg 细胞表现出免疫调节功能,有利于炎症的消除。TGF-β、IL-4 和 IL-10 的产生支持 M2 巨噬细胞的分化并抑制Tconv 和中性粒细胞等效应细胞。(ii) 在免疫非依赖性功能中,Treg 细胞可促进分泌细胞因子(如支持伤口闭合的 IL-22、IL-17 和 AREG)的组织再生。
资料来源:Wu 等2019年文献综述
骨髓(bone marrow, BM) Treg细胞
Treg细胞在HSC的调节中具有关键作用。在小鼠中,Hirata 等人证明 CD150high Treg细胞与HSC共定位在同一特殊微环境中,这一微环境被称为 HSC niche,通常分布于血窦或动脉血管周围的 BM 中,参与调节 HSC 的静止、自我更新和多向分化潜能。血管周围基质细胞产生 CXCL12 ,从而引导表达 CXCR4 的 Treg 细胞归巢到相应位点。对 BM 干细胞生态位的分析表明,CD150high Treg 细胞常与 HSC 相邻,胸腺来源(HELIOS+Neuropilin+),表达高水平的功能标记 CD39 和 CD73,并显著表达 Sca1、CD48、CD44、CTLA4 等细胞表面标志物和低水平的 CD62L。
HSC 静止、自我更新和分化之间的平衡受作为第二信使控制细胞氧化还原状态的活性氧 (ROS) 调节,对于组织稳态至关重要。高 ROS 水平会导致 HSC 分化和细胞衰竭,而低浓度 ROS 是维持 HSC 的必需条件。CD150high Treg 细胞通过外核苷酸酶串联 CD39/CD73 产生腺苷,从而控制 ROS 水平,参与维持 HSC 静止。因此,通过添加在 HSC 上高度表达的腺苷 2A 受体 (A2AR) 的对应信号,可防止细胞内 ROS 水平上调。在 Treg 细胞上条件性删除 CXCR4、CD39 或 CD73 的小鼠模型显示出 ROS 浓度上升,而 HSC 和祖细胞 (HSPC) 的分化和增殖水平上升,证实了这些分子在 BM 稳态中的重要性。值得注意的是,腺苷介导的 HSC 免受氧化应激的保护也可以由表达高水平 CD39 和/或 CD73 的其他 BM CD4+FOXP3 细胞群(非 Treg 细胞)赋予。
研究数据还表明,在小鼠器官移植模型中使用 CD150high Treg 细胞,与转移大量 Treg 细胞相比,转移少量Treg 细胞可以降低对异体 HSC 的排异,并在更大程度上促进其植入。尽管这些结果需要在人类身上得到证实,但它们强调了这些 Treg 细胞在 HSC 移植中的治疗潜力。
脂肪组织Treg细胞
脂肪组织 (adipose tissue, AT) Treg 细胞已被证明是小鼠和人类局部炎症的主要细胞调节因素。脂肪组织通常分为两个主要亚型,即内脏脂肪组织(VAT) 和棕色脂肪组织(BAT),其中 VAT 主要负责脂肪储存,而主要存在于儿童中的 BAT 则参与产热。瘦脂肪组织中含有大量 Treg 细胞和抗炎型 M2 巨噬细胞,其中 AT Treg 细胞通过限制脂肪组织炎症和调节免疫与代谢状态来维持胰岛素敏感性,其发育、定位和功能由脂肪细胞分泌的主要调节因子过氧化物酶体增殖物激活受体-ɣ (PPARɣ) 控制。
AT Treg 细胞的特征在于 CCR1、CCR2、CCR9、整合素 αV、ST2(IL-33 受体)的表达,以及 CXCR3 的低表达,这些特征诱导了其组织定位。ST2 缺陷小鼠表现出了内脏 AT Treg 细胞数量减少和葡萄糖耐量缺陷,显示 ST2 细胞内信号传导似乎对 AT Treg 细胞的维持、增殖和功能也有重要作用,而 IL-33 似乎需要在 VAT 内进行细胞增殖,在这一过程中进一步上调 ST2 表达并维持 PPARγ 水平。AT Treg 细胞可产生大量 IL-10,IL-10 维持抗炎 M2 巨噬细胞的分化并诱导促炎 M1 巨噬细胞凋亡。TCR 分析表明,胸腺来源的 Treg 细胞到达脾脏时则没有显示任何组织特异性模式,但在通过脾脏后可分化为 VAT 归巢表型,在进入 VAT 后 Treg 细胞可在 TCR/MHC-II 与脂肪细胞相互作用的信号诱导下,通过 PPARγ进行表型分化。
与肥胖相关的病理过程的发展被认为是由脂肪组织内的慢性低度炎症引起的。长期的营养超负荷导致肥胖脂肪组织的发育、Treg 细胞数量的减少以及包括 M1 巨噬细胞、NK、B 和 T 细胞在内的促炎免疫细胞的浸润,这种新环境会导致脂肪细胞刺激活、炎性细胞因子分泌失调以及胰岛素抵抗和 2 型糖尿病 (T2D) 的发展。越来越多的证据表明,对 AT Treg 细胞的操作代表了肥胖相关疾病的一种潜在的新治疗方法。T2D 动物模型实验表明,体内诱导或过继转移 VAT 中的 Treg 细胞,可以显着提高胰岛素敏感性。然而,最近的人类数据表现出了与动物模型的差异。与小鼠模型相似,人类 AT Treg 细胞存在独特的 AT 特异性特征,但表型略有不同,人类 AT Treg 细胞中未检测到 IL-10 和 ST2 的表达,这暗示其在人类中的作用方式不同。因此,在进入临床之前,仍需更多的研究以更好地表征这些细胞。
Treg 细胞和伤口愈合
由于感染或组织损伤导致的免疫稳态受损后,炎症调节是一个受复杂调控的微妙过程,炎症太少会因不受控制的细菌感染和有害抗原而导致组织破坏,然而长期未解决的炎症最终会反过来导致其他慢性疾病发生。在这种情况下,Treg 细胞发挥两个重要作用:(i)在消除了炎症诱因后促进炎症的收缩和(ii)促进受损组织的再生。在其“免疫调节”作用中,Treg 细胞在炎症部位积聚并抑制可能产生过度损伤的免疫反应(中性粒细胞和 M1 巨噬细胞)并促进耐受性细胞类型的分化( M2 -巨噬细胞),并具有补充性的“免疫独立”功能:Treg 细胞可产生细胞因子,以支持伤口闭合和组织再生。
近年来,有人提出鼠(或人类)Treg 细胞有助于骨骼和心肌、皮肤、肺、CNS 与肠道的组织修复。尽管这些 Treg 细胞常被描述为组织驻留细胞,但已有研究表明 CXCL22、CCL3、CCL4 和 IL-33 等细胞因子可促进受伤组织中的 Treg 细胞募集。这些细胞的表征表明其具有不同的促进再生的机制,例如产生过表达的肾母细胞瘤 (CCN3) 以介导少突胶质祖细胞分化和 CNS 髓鞘形成,或释放 PDGFA 和 CFS2 等伤口愈合分子,以及 CD161+ Treg 细胞分泌 IL-17A 和 IL-22 等可溶性介质以增强肠道炎症条件下的伤口愈合过程。
在此背景下,当前相关研究重点关注 Treg 细胞产生 EGF 样双调蛋白 (AREG) 的能力,该分子是导致宿主抵抗寄生虫感染的关键因素,并且能够通过促进由急性和慢性炎症引起的受损组织的再生以诱导机体对感染的耐受。此外,AREG 可作为上皮细胞的有丝分裂刺激物,并在受伤的人类角质形成细胞中被迅速诱导。也有研究表明 AREG 缺陷小鼠体内,其肠道寄生虫清除出现延迟,且结肠上皮细胞增殖减少,证实了 AREG 在肠道中的保护作用。此外,在流感感染、肌肉受伤或小鼠结肠发炎后,Treg 细胞的一个独特亚群在受损肺部中积累,该亚群具有有限的 TCR 表型,并表达 AREG 和 ST2 分子。
AREG 解释了Treg细胞在免疫调节中的双重作用;除了在伤口愈合中的直接作用外,该分子还可以增强 Treg 细胞的抑制能力,且激活 TGFβ 的释放,进而诱导耐受性环境形成,刺激组织干细胞的局部分化。
1.2Treg 细胞疗法
图5. 器官移植和自身免疫中不同的 Treg 治疗方案(PBMC,外周血单核细胞;APC,抗原呈递细胞)。
资料来源:Pilat 等 2021 年文献综述
在健康个体中,大多数未成熟的自我反应性 T 细胞在胸腺中的发育期间,会由于负选择被清除。然而,并非所有的自身抗原都显示在胸腺中,尤其组织特异性抗原常不在胸腺中进行 promiscuous 表达,导致少量自身反应性 T 细胞克隆由胸腺逃逸到外周。
在正常情况下,这些组织特异性 T 细胞的自身反应性受到 Treg 细胞的抑制。此外, Treg 细胞通过多种机制,在限制所有免疫反应的强度方面均发挥重要作用,包括对自身和外来抗原的免疫反应等。出于这个原因,放大 Tregs 的抑制功能在诱导移植耐受中具有很大潜力。
1.2.1 原位 Treg 细胞扩增
Tregs 可以通过各种方法在体内选择性地扩增,这一方法可提升 Treg:Teff 细胞比率,并允许多克隆扩增的 Treg 介导非特异性免疫抑制。这种方法比过继性 Treg 疗法更简单、更便宜,但通常缺乏长效性、特异性与靶向性,并呈现出难以控制的毒性与副作用。
当前已有研究描述了几种用于体内诱导 Treg 的策略,最早可追溯到关于抗 CD3 抗体延长同种异体移植物存活能力的初步研究。在临床前鼠动物模型和临床研究中,用抗 CD3 抗体治疗,可诱导 Treg 细胞扩增,并选择性地消耗 T 效应细胞。Treg 诱导的另一种方法是在体内抑制 mTOR 功能。注射雷帕霉素(一种 mTOR 拮抗剂)可选择性增加内源性 Treg 细胞数量,而促进 TCR 诱导的常规 T 细胞未表现出反应。此外,雷帕霉素已被证明可以稳定内源性和过继转移的 Treg 细胞的抑制能力和 Tregs 的基因表达谱。虽然作为单一疗法失败,但在非人类灵长类动物模型中,雷帕霉素与治疗性 IL-2 联用表现出了对过继转移的 Treg 细胞的维持效应。
对于常规 T 细胞,Treg 细胞的扩增和存活严重依赖于 IL-2 的作用。此外,控制 IL-2 在体内条件下的存在形式,可调节 Treg:Teff 比率,从而增强免疫力或诱导耐受性。
IL-2 疗法最初是为癌症免疫疗法而开发的,因为它能够增强 CD8+ T 细胞和 NK 细胞的生长。然而,尽管在一些患者中取得了显着的成功,但由于严重的毒性问题,未经修饰的 IL-2 治疗已在大量临床中宣告失败。当以低剂量给药时,IL-2 的毒性要小得多,但会失去其刺激典型细胞毒性细胞的能力。然而研究发现,由于 Treg 细胞表达了 CD25(IL-2R 的 α 链),高亲和力IL-2Rαβγ的组成型表达使 Treg 细胞对IL-2比表达低亲和力 IL-2Rβγ 的常规T细胞更敏感,低剂量 IL-2 仍保留了刺激 Treg 细胞的能力。出于这个原因,低剂量 IL-2 疗法已成为一种在体内诱导 Treg 选择性扩增的便捷方法。低剂量 IL-2 疗法的耐受性诱导主要用于治疗自身免疫,但也显示出用于器官移植和治疗 GvHD 的前景。
低剂量 IL-2 治疗的主要限制在于其长效性,IL-2 的体积小,会迅速从尿液中排出,因此半衰期相对较短(<30 分钟)。IL-2 疗法的另一个问题是 CD25 表达并不具有 Treg 特异性,在活化的 T 细胞上也以较低水平表达,因此即使在低剂量下,基于 IL-2 的疗法除了 Treg 扩增外,也会引起一定程度的效应 T 细胞刺激。
1.2.2 过继性 Treg 细胞疗法
Treg 细胞参与维持对自身抗原的外周耐受,从而在控制自身免疫疾病中发挥关键作用,揭示了这些细胞的临床潜力,可广泛应用于恢复自身免疫疾病的免疫稳态,也可诱导移植耐受。当前一些使用 Treg 细胞作为治疗工具的临床试验正在进行中,其中一些使用新鲜分离的 Treg 细胞,但大多数的治疗方案仍主要通过输注离体扩增的自体 Treg 细胞。后一种方法中 Treg 细胞的离体生长是向患者转移大量 Treg 细胞的先决条件,并决定了 Treg 细胞和促炎细胞之间的平衡是否有利于 Treg 细胞 . 然而,由于密集的扩增方案可能会由于“污染”Teffs 的存在而损害 Treg 细胞的纯度,因此通常在培养条件中引入雷帕霉素以抑制 mTOR 激酶,从而选择性地促进 Treg 细胞的扩增。
表2. Treg 细胞疗法临床试验
(缩写:CB,脐带血;CNI,钙调神经磷酸酶抑制剂;DLI,供体淋巴细胞输注;GvHD,移植物抗宿主病;HSCT,造血干细胞移植;IL,白细胞介素;poly-Tregs,多克隆 T 调节细胞;poly-tTregs,多克隆胸腺来源的 T 调节细胞;T1DM,1 型糖尿病;Tconv,T 常规细胞。)
资料来源:Clinicaltrials.gov,探针资本整理
目前以制定通过 2H2-葡萄糖标记氘或对细胞产物进行基因改造来体内监测 Treg 细胞运输的策略仍在研究中。因此,当前基于 Treg 细胞的细胞疗法疗法中获得的主要发力方向为通过影响以下方面来增强细胞产品:
(i)向特定器官/组织递送的能力
(ii)在存在高水平炎症环境下维持稳定的调节功能
(iii)靶向特定抗原
1.3Treg 疗法提升策略
1.3.1 递送
为了解决递送问题,通过在体外扩增步骤期间向细胞培养器中添加药物,可以调控 Treg 细胞表达趋化因子受体的不同组合。例如,使用维生素 D3 和雷帕霉素等药物可以促进 CCR4、CXCR4、CLA 和 CCR10 的表达,从而促进向皮肤的运输。同样,添加视黄酸会诱导 CCR9 和 α4 β 7 整合素的上调,这有利于这些细胞归巢到肠道。通过进一步研究表明,视黄酸对人群 I Treg 细胞亚群 (CD4+CD25+CD127low/-CD45RA+) 的扩增具有促进作用,可产生同质且表观遗传稳定的细胞产物,不产生促炎细胞因子,而当将扩增细胞注射到异种移植人类小肠的 SCID 小鼠中时,其会优先定植于lamina propria。
1.3.2 稳定性
当前用于细胞治疗方案的 Treg 细胞常见来源为外周血,然而外周血含有 tTreg 和 pTreg 细胞的混合物。如上所述,虽然 tTreg 细胞起源于胸腺,但 pTreg 细胞部分是在外周的促耐受条件下由 FOXP3- T 细胞产生的,因此这些细胞在存在强促炎刺激(例如 IL-1β、IL-6 和 IL-23)时往往表现出 FOXP3 稳定性降低、可塑性增加,并且特别容易转化为 IL-17+/IFNγ+ exFOXP3 细胞。因此,在以高水平炎症为特征的病症治疗中,必须避免在细胞制剂中的 “表型不稳定” Treg 细胞。
为此,一种可能的方法是用高剂量的 IL-2 和雷帕霉素共同处理 Treg 细胞,这些药物在细胞扩增过程中可以选择性地扩增稳定的 Treg 细胞亚群,并抑制更具可塑性的 Treg 细胞扩增,从而提高最终治疗性细胞产品的稳定性,在炎症环境下保持其功效。
1.3.3 抗原特异性:CAR Treg 细胞疗法
使用多克隆 Treg 细胞进行细胞治疗已被证明对于引发耐受性是安全有效的,而当前研究的主要方向已转向开发抗原特异性 Treg 细胞。多项研究表明,与多克隆 Treg 细胞相比,移植物特异性 Treg 细胞在抑制效应 T 细胞和促进耐受方面具有优势。定位于同种异体移植物的 Treg 细胞意味着诱导耐受所需的数量更少,同时还减少了与使用多克隆 Treg 细胞相关的泛免疫抑制的副作用。具有直接同种异体特异性的移植物特异性 Treg 细胞还可利用来自供体的 APC ,对受体 Treg 细胞进行脉冲刺激,促进其增殖,然而目前尚无方法稳定获得含有足够数量活 APC 的供体材料。
当前已开发了一种 HLA-A2 特异性 CAR 以增强人类 Treg 细胞在移植中的能力。HLA-A2 分子在移植供体(> 40% 的白种人)中高度流行,并且在所有移植免疫和非免疫细胞上组成型表达,这一方法在人源化小鼠皮肤移植模型和异种 GvHD 模型均中显示了 HLA-A2 CAR Treg 细胞在延长同种异体移植耐受性方面的潜力。
CAR 技术的潜力也已在许多自身免疫的临床前模型中得到证明,文献数据表明,靶向癌胚抗原(Carcinoembryonic antigen, CEA,亦是结肠炎中经常过度表达的抗原)的 CAR-Treg 细胞可以在结肠中积聚并改善结肠炎。同样,在 MS 小鼠模型中,CD4+ T 细胞经由基因改造,共表达靶向髓鞘少突胶质细胞糖蛋白(myelin oligodendrocyte glycoprotein, MOG) 的 CAR 和 FOXP3,由此产生的 MOG-CAR Treg 细胞成功进入了小鼠大脑,并抑制了脑炎发展。
继癌症治疗取得成功后,CAR 技术在临床中的应用已在美国和欧洲获得批准,结合此前 Treg 疗法在临床试验中表现的安全性,可认为生成 GMP 标准的 CAR Treg 细胞在监管上阻力较小。
然而,在用于免疫调节的 CAR 可用于细胞治疗之前,临床试验仍面临其他挑战。TCR 介导的 CAR T 细胞激活可能导致细胞因子释放综合征(CRS)和神经毒性等脱靶毒性和其他副作用。此外,许多研究广泛报道了患者体内的 CAR T 细胞衰竭,这使其对慢性疾病的免疫调节仍存有疑虑。
1.4CAR-Treg 疗法当前挑战
当前 CAR-Treg 细胞疗法多使用自体细胞输注,而这一方法的局限性非常明显。当前使用循环自体 T 细胞的过继细胞疗法在临床上主要用于治疗血液恶性肿瘤,治疗性 Tregs 也已成功地从从肾移植受者血液中分离的自体 Tregs 中生成,然而它针对不同患者需要进行单独操作,需要高水平的专业知识和专门的基础设施,且 Tregs 制造的时间和金钱成本均很高。此外,对于因先前长期暴露于免疫抑制药物而导致免疫疾病的患者,提供定量和定性最佳的自体产品具有很大挑战性。
为了突破这些局限性,当前主要的发展方向为生产异体通用型 CAR-Treg 细胞,创建具有集中和认证制造的转基因 Tregs 冷冻保存生物库将允许大规模分销并减少生产时间和成本。然而现货 CAR-Treg 细胞疗法大规模临床应用仍需克服诸多挑战。
1.4.1 Treg 细胞的来源
通用型 Treg 细胞可以从多种来源产生:供体外周血、脐带血或小儿胸腺。
脐带血的优势在于富含naïve Treg 细胞,这些细胞功能更稳定并且比记忆 Tregs 具有更高的增殖潜力和预期寿命,但是其数量有限。
在小儿心脏手术期间常规切除的胸腺可能是治疗性 Treg 的可行来源。胸腺 Tregs 大量存在于胸腺中,具有高度免疫抑制性,即使在炎症条件下也具有稳定的表型。然而异体 Tregs 表达同种异体 I 类 HLA 分子,因此面临接受者免疫系统排斥的风险,其所表达的 TCR 也可能与宿主 II 类 HLA 分子反应,导致脱靶作用。
当前为了突破这些限制,一些研究正在考虑几种基因编辑策略,包括删除内源性 TCR、产生 FAS 抗性细胞或敲除 β2-微球蛋白以产生不表达 I 类 HLA 分子的细胞。
1.4.2 异体抗原特异性
概念验证研究表明,抗 HLA CAR Tregs 有可能用于抑制同种异体免疫反应。MacDonald 等人证明,在用 HLA-A2 阳性人 PBMC 重建的免疫受损小鼠中,抗人 HLA-A2 CAR Treg 细胞在抑制异种移植物抗宿主病方面优于多克隆 Tregs。其他两项研究表明,A2 CAR Tregs 可预防 HLA-A2 阳性皮肤同种异体移植物在用人 HLA-A2 阴性 PBMC 重组的免疫功能低下小鼠中的排斥反应。在免疫功能正常的动物中,A2 CAR Tregs 在单一错配皮肤同种异体移植模型里延迟了排斥反应。四项移植物排异研究中,选择 HLA-A2 靶点是因为HLA-A2是最常见的错配抗原移植之一,然而目前还没有对其他 I 类或 II 类 HLA 分子具有特异性的 CAR,并且仍然需要开发涵盖各种 HLA 错配情况的同种异体 CAR 构建体库,以广泛使用 CAR Treg 疗法。
目前尚不清楚针对单个供体 HLA 抗原的 CAR Treg 细胞是否可以阻止针对其他错配供体 HLA 分子的同种免疫反应,是否可以诱导感染耐受和相关抑制。为了调查这一问题,需要对多种错配同种异体移植模型进行研究,从而确定是否需要针对不同供体 HLA 分子的单一 CAR Treg 产品或多种 CAR Treg 产品以预防临床中的同种异体移植排异效应。
当前还有研究正尝试用两种不同的 CAR 或能够靶向两种不同 HLA 抗原的双特异性 CAR(或 Tandem CAR)转导 Treg 细胞,然而这些方法仍仅限于两种不同的 HLA 特异性。新型受体设计为扩增和控制 CAR Tregs 的抗原特异性开辟了新的可能性,在“通用 CAR”方法中,CAR 不直接结合靶细胞,而是利用可溶性“连接模块”与目标抗原结合。输注通用 CAR T 细胞后,给患者注射可溶性连接模块,可调节体内和超时 CAR T 细胞的活性和抗原特异性,这种方法将来可能会改变 CAR Treg 在临床中的应用。
图6. 通用 CAR 功能示意图:CAR 结合可溶性连接模块以结合目标抗原。
资料来源:Cremoni 等 2022 年文献综述
1.4.3 细胞稳定性与功能
Treg 谱系的稳定性对于 CAR Treg 治疗的成功和安全性至关重要。将供体特异性 CAR Tregs 转化为效应 T 细胞将产生与预期相反的效果。可能影响 CAR Tregs 稳定性的参数诸多:
首先,在生成 CAR Treg 细胞时,必须从纯且稳定的 Treg 群开始,以避免细胞毒性 T 细胞的污染。如上文所述,Tregs 分为 tTregs 和 pTregs, tTregs 具有比 pTregs 更稳定的表观遗传 Treg 程序,并且可以根据 CD45RA 表达进行分离,这使其成为临床应用的理想候选者。
治疗性 Treg 的稳定性也可能取决于 CAR 结构,正如在 CAR T 细胞治疗环境中观察到的那样,CAR scFv 对其抗原的亲和力可能会影响 Treg 功能。CAR 的共受体信号结构域也是 Treg 功能、存活和稳定性的重要决定因素。Dawson 等人设计了 10 个具有不同共受体信号结构域的 CAR,并观察到在 CAR Treg 治疗的鼠类模型中,编码 CD28 的 CAR 明显优于所有其他 CAR。有趣的是,4-1BB 信号结构域被证明与 CAR Treg 中的强直信号传导相关,从而导致其与 CD28 CAR-Tregs 相比具有更低的谱系稳定性与体内抑制能力,通过离体瞬时抑制 mTOR 缓解 4-1BB 强直信号,可显着改善 CAR-Treg 的稳定性和功能。
由于 CAR Tregs 的稳定性和功能取决于许多参数,包括细胞供体的特性、Tregs 的来源、分离策略和/或 CAR 结构等,因此不同的 CAR-Treg 产品可能具有不同的稳定性和功能。对于 CAR 治疗的大规模部署,需要优化和标准化的协议验证每批 CAR Treg 的制备,并确保 CAR Treg 注射后在体内的表型和抑制能力。
工程策略也可用于增强治疗性 Treg 的稳定性、存活率和功能。FOXP3 基因的直接转移允许效应 T 细胞转化为 Treg 样细胞,但仅有 FOXP3 表达并不足以概括完整的 Tregs 基因特征并确保稳定的表型。通过结合特定转录因子的 CAR Tregs 基因工程诱导Treg 细胞分化为功能子集,将是增加 Tregs 抑制能力的另一种策略。实际上,表达转录因子 T-BET、IRF4、STAT3 或 BCL6 的 Treg 亚群分别是 T 辅助 (Th)1、Th2、Th17 或 T 滤泡辅助 (Tfh) 反应的更好抑制因子。
Treg 的存活和免疫抑制能力也取决于它们的归巢能力。通过修改培养条件,Hoeppli 等人实现了人类 Treg 归巢能力的特化,并成功地将它们迁移到 Th1 炎症部位,从而提高了它们的免疫抑制能力。
1.4.4 安全性
慢病毒和逆转录病毒载体通常用于将 CAR 基因传递给 Treg,而其转基因在基因组中的随机插入可能导致可变的转基因表达、转录沉默、克隆扩增和致癌转化。CRISPR/Cas9 或锌指技术等基因编辑是更安全的方法,这些方法已成功用于将 CAR DNA 输送到人类 T 细胞中。Eyquem 等人已经证明将 CAR 基因靶向 TCR 基因座,可以减少强直信号传导,并增强 CAR-T 细胞的抗肿瘤作用。
在 Tregs 中,因为 T 细胞维持需要持续的 TCR 表达,内源性 TCR 表达的丧失可能有害,但仍有待研究。另一个方法是使用可诱导自杀基因,这类基因的产物允许选择性诱导所修饰的 Treg 细胞凋亡,该技术已用于 CAR-T 细胞疗法开发以控制 CRS 风险。在 CAR Treg 细胞疗法中,这一技术可以消除已经失去抑制功能并面临排异风险的 Treg 细胞。
1.4.5 人体中的 POC 与 CAR 的设计
当前已在实体器官移植受者与自免患者中进行了几项治疗性 Treg 的临床试验,均使用自体Tregs。多克隆 Tregs 和供体反应性 Tregs 都已经过测试,证明了其安全性。
然而目前仍很难得出明确的结论。当前受试患者数量少,需要更长的随访时间。此外,患者特征、注入细胞的数量、注射时间和合并的免疫抑制方案在不同的研究中有所不同。优化这些参数对于 Treg 治疗的成功至关重要。
首先,在将 CAR-Tregs 视为标准疗法之前,有必要确定哪些患者可以从中受益,因为 Treg 疗法可能会根据接受者的特征产生不同的结果。免疫功能正常的小鼠模型中表明,CAR-Tregs 能够限制幼年受者的同种异体反应性,但在先前对供体抗原敏感的小鼠中无效。这一发现表明,Treg 疗法可能不适用于预先存在供体特异性抗体的患者。
给药时机也需周全考虑。一些研究中,在肾移植后 10 天内就给予 Treg 产品可获得乐观结果,但在移植时给予高剂量的免疫抑制药物可能对 Treg 有害。在 ThRIL 研究(一项开放标签、随机、对照、平行组研究)中,多克隆 Treg 在移植后 4 个月被注射到肝移植受者体内,暂时增加了患者的循环 Treg 库,并降低了抗供体 T 细胞反应。
此外,免疫抑制方案的选择对治疗性Tregs的数量和功能也有重要影响。白细胞介素-2(IL-2)对 Tregs 的扩增和存活至关重要。巴利昔单抗是一种针对 IL-2 受体 α 链(CD25)的单克隆抗体,常用于诱导治疗,因此似乎不适合用于联合治疗,相对而言胸腺球蛋白会诱导淋巴耗竭,可能对于 Treg 细胞疗法有协同效应,促进转移的 Tregs 的稳态扩张,从而使 Teff 和 Treg 之间的平衡倾斜。一些研究表明钙调磷酸酶抑制剂(环孢素、他克莫司)抑制Tregs 激活,降低 FOXP3 的表达并减少循环 Tregs 的数量,而 mTOR 抑制剂(即西罗莫司、依维莫司)显示出对 Tregs 的扩增和稳定其表型的有益作用。与 Treg 治疗相结合的非常适合的免疫抑制方案可以选取在 Tregs 之前施用胸腺球蛋白,以避免直接相互作用,或使用雷帕霉素和/或皮质类固醇和/或吗替麦考酚酯进行维持治疗。但仍需要更多的研究来确定最佳的免疫抑制方案。
目前虽然部分自身免疫模型已确定了与疾病相关的抗原,但银屑病与 SLE 等诸多其他自身免疫性疾病的分离基因靶标或抗原会使其中多个器官受到影响,而在确定合适的抗原之前,仍很难对 CAR 进行工程改造,对 CAR 的设计构建也形成了更大的阻力。
1.4.6 商业化推广
如上文所述,当前 CAR-Treg 细胞疗法是 Treg 细胞疗法当前主要的发力方向,也有如 ARCH Ventures 等多家头部机构入局,大力推动技术研发与商业化。然而当前仍有诸多因素限制了这一疗法的商业化潜力。
研发难度。目前 Treg 细胞尚无明确和特别的生物标志物,对 Treg 体外扩增中对特定功能性亚群细胞的纯化分选形成了困难;而 Treg 细胞体外扩增为稳定细胞亚群也对细胞培养能力提出了高要求,当前尚无通用的方法稳定生成各种细胞亚群,影响了技术平台化的潜力;诸多适应症尚为鉴定出炎症区域特有的生物标志物,对 CAR 的靶点选择造成了困难,也阻碍了 CAR 的有效设计;自体型 CAR-T 的生产效率和成本极大限制了其推广,而通用型 CAR-T 细胞的 CRS 风险仍未有有效方法规避,需在保证 CAR-Treg 细胞有效性的前提下降低其安全性风险。
临床应用竞争力。当前 Treg 疗法的适应症主要集中于器官移植和自身免疫病。抑制器官移植排异效应的痛点在于长期用药与有效性,细胞疗法的优势便在于其长半衰期,可缩短用药周期,但当前 Treg 细胞在用药后不同程度呈现出细胞衰竭,影响了其效力持续,在解决这一问题前,其在器官移植这一场景下的应用潜力存在较大疑虑。而在自身免疫病中,除 Treg 疗法外,还有针对多种通路(验证通路、Th17 通路、JAK 通路、Th2 通路等)的大量小分子药(芦可替尼等)、生物制剂(阿达木单抗、依希那普等)和干细胞疗法在研或已投入临床应用,CAR-Treg 细胞疗法的作用机理和其它药物相似,均是靶向炎症发展与组织维持,但其生产研发生产成本和临床难度均远高出其他替代疗法,售价不占优势,若在疗效与适用患者群体上无法表现出较大程度的相对优势,支付方难免有所疑虑。
二、 Treg 疗法的临床应用
2.1 GvHD
Treg治疗已成为GvHD研究的一个重要领域,大多研究集中于体外扩增的多克隆Treg。治疗GvHD的Tregs的首次临床试验显示,Treg 输注对急性GvHD症状的影响不大,但显著缓解了慢性GvHD的症状,并减少了免疫抑制剂的使用。随后研究开始集中于 HLA-A2 CAR-Tregs,在体外和体内试验中,这些 A2 CAR-Treg 细胞保持了 FoxP3、CD25、Helios和CTLA-4的高表达。此外,免疫缺陷小鼠模型中A2 CAR-Treg 细胞亦预防了异种GvHD。
继HLA-A2靶向CAR-Tregs成功后,最近的研究重点是产生具有 CD83 等不同靶向结构域的CAR-Tregs。靶向 CD19 以抑制 B 细胞抗体的产生和由之而来的 GvHD 也在研究中。
其他生物制药公司紧随其后,例如 Quell Therapeutics,专注于肝移植受者的CAR-Tregs。
2.2 自身免疫病
自身免疫病是一类以局部或全身性异常炎症免疫反应为特征的炎症免疫性疾病。全球大约有5~8%的人口受到自身免疫病的威胁,逐年上升的致残率与死亡率亦反映自身免疫病的诊断与治疗正面临着巨大挑战。根据 AARDA,目前已发现100多种自身免疫病,常见的包括类风湿关节炎、强直性脊柱炎、银屑病、系统性红斑狼疮、炎症性肠病、支气管哮喘等。自身免疫病治疗包括两个目标, 第一是症状缓解和功能维持, 第二是延缓组织损害进程。
类风湿性关节炎(RA)、强直性脊柱炎 (AS)、银屑病 (PS)、银屑病关节炎 (PsA)、哮喘(Asthma) 等是国内最常见的自身免疫及炎症疾病,而幼年特发性关节炎(JIA)、天疱疮、多发性硬化症(MS)、NMOSD 等疾病在国内患病人数较少。总体来看,国内自身免疫疾病总体患者规模巨大,考虑目前诊断率仍然较低(以 IBD 为例,2019年诊断率不到20%),实际患者规模更大。根据2019年发表在Lancet上的大规模CPH Study,中国我国20岁及以上人群哮喘 (Asthma) 患病率4.2%,患病人数达到4570万。根据2018年发表在Lancet的中国慢性阻塞性肺病 (COPD )的流行状况与危险因素研究,中国 COPD 患者人数约1亿。
图7. 自身免疫病市场预测
资料来源:荣昌生物招股说明书,探针资本整理
T1D
1型糖尿病(T1D)是一种自身免疫性疾病,其特征是由于胰腺β细胞的破坏而导致胰岛素缺乏。研究表明,T1D 患者中 Treg 的免疫抑制功能降低。在动物模型中,输注扩增的抗原特异性Treg在阻断和逆转糖尿病方面显示出有希望的结果。然而,由于在循环中罕见,分离足够多的抗原特异性Treg具有挑战性。
研究重点是用 FoxP3 基因转导的多克隆 CD4+ T 细胞,将其转化为 Treg。此外,可通过工程化 TCR 或 CAR 技术将抗原特异性赋予多克隆 T 细胞。Brusko 的研究小组发现,谷氨酸脱羧酶(GAD)特异性 TCR 转导的 Treg 在体外可以抑制抗原特异性 T 细胞增殖的能力。另一项研究中,Hull 等人将胰岛特异性 TCR 转移到调节性 T 细胞,并证实其在体外具有抑制 CD4 和 CD8 T 细胞增殖的能力。目前,GentiBio 和 Abata 等公司正在开发 TCR 工程化 Treg 治疗 T1D。
哮喘
哮喘是一种慢性呼吸道疾病,哮喘患者的 Treg 受损并减少。因此,新方法专注于通过在哮喘临床前模型中转移调节性T细胞来预防气道炎症。此外,一项研究利用调节 T 细胞表位 (Tregitopes) 诱导高度抑制性过敏原特异性 Treg。用 Tregitopes 治疗可抑制过敏原诱导的气道高反应性和肺部炎症。为了将 Treg 导向哮喘相关抗原,Skuljec 等人应用 CAR 技术,从转基因小鼠中分离出针对 CEA 的第二代 Treg,CEA 是一种存在于肺和胃肠道腺上皮表面的糖蛋白。他们的结果显示了哮喘小鼠炎症肺中 CEA-CAR Tregs 的激活和归巢。此外,与未修饰的 Tregs 相比,CEA-CAR Tregs 在更大程度上改善了炎症。
RA
类风湿性关节炎(RA)是最常见的炎性关节炎,其特征是滑膜炎症、增生、自身抗体产生、软骨和骨破坏。多种免疫细胞亚群参与 RA 的发展,其中,T细胞和巨噬细胞之间的相互作用起着至关重要的作用。
许多研究调查了增加 Treg 数量或改善 Treg 功能对 RA 的益处。Wright 等人利用卵清蛋白 (OVA)特异性 Treg,通过产生 TCR 转导的 Treg 或 TCR-FoxP3 转导的 CD4+T 细胞,来抑制 OVA 诱导的关节炎。两种工程化 Treg 均通过旁观者抑制对不同抗原特异性T细胞的增殖表现出OVA依赖性的抑制。目前,Sonoma Biotherapeutics 公司正在开发针对 RA 的 CAR Treg 疗法。
MS
IBD
炎症性肠病 (IBD) 是以胃肠道慢性炎症为特征的疾病,溃疡性结肠炎 (UC) 和克罗恩病(CD)是 IBD 最常见的形式。研究表明,肠道微生物群和免疫反应之间的不平衡在 IBD 中起着重要作用。通常,肠道炎症与 Treg 数量的减少无关。然而,Treg 活性不足的小鼠更容易发生严重结肠炎。因此,多项研究试图利用 Treg 抑制活性来维持UC的耐受性。
在一项研究中,来自转基因小鼠的针对已知结肠炎抗原 (TNP )的 CAR-Tregs 在体外抑制了效应 T 细胞的增殖。在体内,诱导结肠炎后,与野生型动物相比,观察到 CAR-Treg 转基因小鼠的存活率增加。此外,将 TNP-CAR Tregs 转移到结肠炎小鼠模型中可以减少症状并提高存活率。基于 CAR-Treg 细胞的治疗可能是缓解 UC 和 CD 的一种有前途的有效方式。
三、 Treg 疗法相关企业
当前开发 Treg 疗法的企业主要集中于国外,国内尚未发现有企业公布进行相关的研发。
3.1 Kyverna Therapeutics
Kyverna Therapeutics是一家T细胞疗法开发商,致力于开发新型细胞疗法,为严重的自身免疫性疾病患者提供新型治疗方案。
Kyverna的治疗平台结合了先进的T细胞工程技术和合成生物学技术,可以治疗炎症性疾病所导致的自身免疫细胞失常。通过SmarTCell TM基因工程平台,公司除了自体和同种异体的下一代CAR-T疗法外,还在研究synReg T细胞,希望通过多种免疫抑制机制达到控制免疫稳态的效果。
图8. Kyverna synReg T 细胞及功能示意图
资料来源:公司官网,探针资本整理
Kyverna 的 synReg T 细胞是 Treg 细胞的合成版本,由患者 T 淋巴细胞改造而成,并经过基因重编程,使其能够导航到病变组织,然后抑制自身反应性免疫细胞的致病特性。此外,synReg T 细胞可以被编程以产生新的治疗分子,这些分子进一步增强了它们对天然 Treg 的疾病修饰特性。
表3. Kyverna 融资历史
资料来源:公开资料,探针资本整理
3.2 Quell Therapeutics
Quell Therapeutics是英国一家细胞治疗公司。公司致力于研究工程T调节细胞(Treg)疗法,用于一系列实体器官移植和自身免疫疾病,主要的研究内容包括实体器官移植技术,以及免疫类疾病的生物疗法,旨在利用、引导和优化其免疫抑制特性,以解决由免疫系统驱动的严重医疗问题。公司致力于开发下一代工程T调节细胞疗法,从人体免疫系统入手,帮助患者恢复健康。
Quell的主要候选药物QEL-001正在开发中,用于诱导肝脏移植后的操作性耐受,有可能保护移植后的肝脏,而不需要慢性免疫抑制药物。QEL-001是第一类抗原特异性多模块CAR-Treg细胞疗法候选药物,旨在通过诱导持久的免疫耐受和消除对终身免疫抑制的需要,防止肝移植患者的器官排斥。
图9. Quell Therapeutics 产品管线
资料来源:公司官网,探针资本整理
表4. Quell 融资历史
资料来源:公开资料,探针资本整理
3.3 GentiBio
GentiBio是一家美国生物免疫治疗技术开发商,致力于利用Treg生物学和合成免疫学开发工程化调节性T细胞(EngTregs),该T细胞被编程为治疗自身免疫,同种免疫,自身炎症和过敏性疾病。其专有的自体和同种异体EngTregs平台集成了恢复免疫耐受和克服现有监管T细胞疗法的主要限制所需的关键互补技术。
当前 GentiBio 已公开管线主要集中覆盖自身免疫病,其产品 GENTI-122已获 IND 进行治疗 T1D 的临床试验。
图10. GentiBio 核心产品示意图(上)及产品管线(下)
资料来源:公司官网,探针资本整理
表5. GentiBio 融资历史
资料来源:公开资料,探针资本整理
3.4 Sonoma Biotherapeutics
Sonoma Biotherapeutics是一家专注于开发自身免疫和退行性疾病调节性T细胞(Treg)疗法的公司,Tregs是一种天然存在的T细胞亚群,它们能够负向调节机体免疫反应,通过诱导和维持对自身抗原的耐受性来维持体内免疫平衡。在健康人体内,Tregs能抑制过度的免疫反应,从而预防自身免疫性疾病。
其研发进度最快的两个产品分别为:
SBT-77-7101,一种针对难治性类风湿性关节炎患者的新型基于 CAR 的 Treg 细胞疗法。SBT-77-7101 CAR-Treg 细胞采用经临床验证的癌症中 CAR-Teff 细胞范式,专门指导调节性免疫系统,并开发出一种强大的新工具来治疗自身免疫性疾病。CAR-Treg 细胞在单一药物中具有多种治疗活性,即所谓的复合药物,直接作用于炎症部位,产生持久、持久的临床反应。
SBT-11-5301,一种 Teff 调理生物制剂,旨在帮助清除炎症环境并使 Treg 细胞疗法更有效。SBT-11-5301 正在研究作为一种调理剂,用作治疗 1 型糖尿病的单一疗法以及与 Sonoma Bio Treg 细胞疗法平台联合使用。
图11. Sonoma Biotherapeutics产品管线
资料来源:公司官网,探针资本整理
表6. Sonoma Biotherapeutics融资历史
资料来源:公开资料,探针资本整理
3.5 Mozart Therapeutics
Mozart总部位于美国华盛顿,其科学研究建立在T细胞生物学领域的先驱、斯坦福大学医学院(Stanford University School of Medicine)Mark M. Davis教授之前工作的基础上。
Mozart 的疾病修饰疗法管线主要调节CD8 Treg细胞网络,以针对多种疾病,当前领先项目是治疗腹腔疾病、炎症性肠病和其他自身免疫性疾病的候选治疗方案。
图12. Mozart Theraprutics 产品管线
资料来源:公司官网,探针资本整理
表7. Mozart Theraprutics 融资历史
资料来源:公开资料,探针资本整理
3.6 Abata Therapeutics
Abata Therapeutics 是 Third Rock Ventures 孵化的公司,成立于2021年,总部位于美国麻省剑桥,致力于开发基于自体调节性T细胞(Tregs)的细胞疗法,用于治疗进展型多发性硬化(MS)和其他严重自身免疫与炎症性疾病,计划在2025年前启动三项临床研究。
Abata已与2021年7月,完成由Third Rock Ventures领投的9500万美元A轮融资。
3.7 Sangamo Therapeutics
Sangamo Therapeutics, Inc.于1995年6月22日在特拉华州注册成立,专注于为基因调控和基因修饰的新型转录因子的开发和商业化。该公司是一个临床阶段的生物制药公司,侧重于对未满足的医疗需要的新的治疗策略-DNA结合蛋白的研究,开发和商业化。目前,该公司的科学和业务发展的工作集中在新型锌指DNA结合蛋白工程的基因调控和修改。该公司的战略是通过早期临床试验阶段和与生物制药公司执行后期临床试验和商业化发展的战略合作伙伴,来开发高度特异性的锌指蛋白核酸酶和锌指蛋白转录因子。
2018年7月,Sangamo 以7200万欧元(8400万美元)现金交易收购了TxCell,获得了该公司的领先候选产品TX200,从而开始了在CAR-Treg领域的研究。Sangamo计划将其锌指核酸酶基因编辑技术(ZFN)与CAR-Treg平台相结合,以开发更安全、更有效的针对一系列免疫学和自身免疫疾病适应症的治疗方法。
Sangamo 也致力于开发通用型的CAR-Treg细胞疗法。2020年4月,Mogrify Ltd (Mogrify®)和Sangamo Therapeutics签署了一项合作和独家许可协议,Sangamo公司将基于Mogrify公司的专利诱导多能干细胞(iPSCs)和胚胎干细胞(ESCs),以及其自身的锌指蛋白(ZFP)基因工程CAR-Treg技术,开发同种异体细胞疗法,将这些Treg转化为新的“现货型”同种异体CAR-Treg细胞疗法候选产品,并希望将它们临床开发,最终注册为治疗药物,用于炎症和自身免疫性疾病的治疗。
Sangamo Therapeutics 已于 2000 年在纳斯达克公开上市(股票代码:NASDAQ: SGMO)。
四、小结
Treg 疗法在自身免疫和过度炎症方面已在动物模型中取得了令人鼓舞的结果,而作为仅次于肿瘤的大适应症,自身免疫病本身便具有广阔的市场空间。多项临床研究为测试下一波 Treg 细胞治疗创新产品提供了坚实的基础。其中 CAR Tregs 带来了巨大的希望。
虽然临床前数据非常有希望,但在常规临床实践中推广 CAR-Treg 仍需诸多改进。一个关键的考虑因素是确保 CAR Tregs 不存在去分化为表达 CAR 的效应 T 细胞的风险,Treg 的体外分选与扩增对企业的技术生产提出了很高的要求,而靶点和生物标志物的选择也需要企业对疾病生物学有深入了解。此外,由于当前技术的高昂成本与针对同一适应症的诸多替代疗法,Treg 疗法的商业化前景也仍不明确,当前诸多机构入局有可能是看好企业的技术水平和未来可能的应用推广,从这些角度看,仍需考虑观望。
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gs 视为标准疗法之前,有必要确定哪些患者可以从中受益,因为 Treg 疗法可能会根据接受者的特征产生不同的结果。免疫功能正常的小鼠模型中表明,CAR-Tregs 能够限制幼年受者的同种异体反应性,但在先前对供体抗原敏感的小鼠中
决于 CAR 结构,正如在 CAR T 细胞治疗环境中观察到的那样,CAR scFv 对其抗原的亲和力可能会影响 Treg 功能。CAR 的共受体信号结构域也是 Treg 功能、存活和稳定性的重要决定因素。Dawson 等人设计了 10 个具有不同共受体信号结构域的 CAR,并观察到在 CAR
1.1.3 作用于非淋巴组织的 Treg 细胞亚群过去几年中,Treg 细胞在多个非淋巴部位迁移和积累的重要性,逐渐被揭示。尽管 Treg 细胞在这些部位的机制作用证