細胞&基因療法 (CGT) 近些年發展突飛猛進，為很多難以治療的惡性腫瘤提供了治愈的可能性。在技術、資本和政策的驅動下，全球 CGT 行業快速升溫，大量CGT 藥物研發進入臨床階段，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胞&基因治療藥物研發平臺，可為細胞&基因治療類產品提供藥理藥效、生物分布和安全評價研究等一站式服務。美迪西運用豐富的動物模型和多種先進的分析技術，綜合考慮不同研發項目的特點，已為客戶完成了多個基因和細胞免疫治療方案的臨床前開發項目。
細胞&基因療法 (CGT) 簡介
細胞治療是指采用生物工程的方法獲取具有特定功能的細胞并通過體外擴增、特殊培養等處理后使這些細胞具有增強免疫、殺死病原體和腫瘤細胞等功能從而達到治療某種疾病的目的。
基因治療指通過糾正或補償異常基因缺陷以達到治療疾病的一種治療方法。基因作為遺傳物質的基本單位，具有控制遺傳性狀表達和活性調節的作用。當基因出現異常時往往會出現一些病狀。基因治療可以通過基因轉移或基因調控等方法，將帶有治療性的基因導入患者體內，使其正常表達，從而得到治療的效果。
根據實現手段的不同分為體外 (離體) 治療和體內治療兩大類。體內基因治療和體外基因治療的研發管線各占一半，病毒仍是最常用的基因載體。采用體內方法還是體外方法由很多因素決定，比如疾病產生部位、體內細胞的獲取難度等等，總體來說，體內方法和體外方法沒有顯著的優劣差異。無論是體內和體外治療，絕大部分的研發管線都使用病毒載體。目前應用最廣泛的平臺依次是腺相關病毒、慢病毒、腺病毒等。其中，腺相關病毒 (AAV) 是一種大小約為 26nm，只包含一條單鏈線狀 DNA 基因和蛋白質衣殼的無包膜病毒。AAV 由于其低毒力、高轉導率、成本可控、低插入風險的特點被廣泛運用于基因治療中。體外基因治療則指將患者的細胞在體外進行遺傳修飾后回輸。
體內和離體基因治療[1]
CGT 藥物類型一般包括：攜帶特定基因的基因治療載體 (如病毒 AAV)；基因修飾的細胞治療類產品 (如 CAR-T、CAR-NK)；具有特定功能的溶瘤病毒產品；mRNA 類產品；寡核苷酸類產品等。
CGT全球市場規模
全球根據 Coherent Market Insights 分析，全球基因細胞治療市場將從 2017 年的 US$6,020.0 Million 增長至 2026 年的 US$35.4 Billion，年均復合增長率為 21.9%。
來自 Coherent Market Insights 官網
FDA 獲批的 CAR-T 療法
NMPA 獲批的 CAR-T 療法
CAR-T免疫療法
嵌合抗原受體 T (CAR-T) 細胞是經過工程改造的 T 細胞，可在細胞表面表達嵌合抗原受體 (CAR)，以靶向腫瘤相關抗原 (TAA)，進而激活 CAR-T 細胞以殺死腫瘤細胞。CAR 結構從第一代CAR（只有 CD3ζ 信號域）發展到第二代 CAR（CD3ζ+41BB 或 CD28 信號域）和第三代CAR（CD3ζ+41bb 和 CD28 信號域）。
CAR-T 療法在血液系統惡性腫瘤 (如 B 細胞非霍奇金淋巴瘤、慢性淋巴細胞白血病和霍奇金淋巴瘤) 中顯示出可喜的臨床效果，但對實體瘤的療效有限。這可能歸因于實體瘤微環境中的免疫抑制機制；免疫抑制細胞和分子使腫瘤細胞在治療過程中逃避免疫識別。免疫逃逸的影響使 CAR-T 細胞難以穿透腫瘤組織并殺死腫瘤細胞。
在腫瘤細胞的免疫逃逸過程中 PD-1/PD-L1 軸抑制具有至關重要的作用。PD-1 是CD28 家族的一員，在多種免疫細胞中表達，特別是 CD4+ T 淋巴細胞、CD8+ T 淋巴細胞、B 淋巴細胞、自然殺傷細胞和樹突細胞中。PD-1有兩個結合配體，PD-L1 (B7-H1 或 CD274) 和 PDL2 (B7-DC 或 CD273)。PD-L1 在多種腫瘤細胞中表達，如人肺癌、卵巢癌、結腸癌、腎癌和黑色素瘤等，也表達于T細胞、B細胞、巨噬細胞、樹突狀細胞、間質干細胞等細胞表面。與 PD-L1 相比，PD-L2 的表達有限，主要表達于活化的巨噬細胞、樹突狀細胞和少量腫瘤細胞等細胞表面。PD-1/PD-L1 結合可以抑制 T 細胞活化和細胞因子產生，導致免疫抑制。PD-1/PD-L1 結合還可以抑制 PI3K 分子的活性，阻斷 CD28 信號，從而降低 T 細胞的增殖能力、腫瘤殺傷能力和細胞因子的釋放。
PD-1基因沉默助力CAR-T療法
下文中科研人員采用 shRNA 介導的基因沉默技術構建靶向 CD19 抗原 (CD19/△PD-1 CAR-T) 和前列腺干細胞抗原 (PSCA/△PD-1 CAR-T) 的 CAR-T 細胞 (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CAR-T細胞的抗腫瘤作用。阻斷 PD-L1/PD-1 免疫抑制軸對 CAR-T 細胞增殖和抗腫瘤作用的影響，從而增強其對前列腺和白血病異種移植瘤的作用。
將 PD-1 shRNA 整合到 CAR 質粒中，再通過慢病毒載體轉導進 T 細胞，獲得具有 PD-1 沉默功能的 CAR-T 細胞。結果表明，PD-1 的有效沉默顯著抑制腫瘤微環境的免疫抑制作用，延長了 CAR-T 細胞的活化時間，從而產生較強的腫瘤殺傷作用。PD-1 沉默的CAR-T 細胞顯著延長了皮下前列腺和白血病異種移植小鼠的存活期。證明 PD-1 沉默技術是促進 CAR-T 細胞對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。
此實驗中的質粒測序工作完全由美迪西完成。
構建慢病毒載體質粒[2]
使用表達CD19 (K562-CD19) 的人慢性粒細胞白血病細胞 (K562-CD19) 和表達PSCA (PC3-PSCA) 的人前列腺癌細胞構建皮下腫瘤模型，并用 CD19/△PD-1 CAR-T 和 PSCA/△PD-1 CAR-T細胞分別處理。一周內腫瘤體積明顯縮小，說明 △PD-1 CAR-T細胞可顯著抑制腫瘤生長。與正常 CAR-T 細胞相比，注射 △PD-1 CAR-T 細胞的小鼠存活時間顯著延長。當效應細胞與靶細胞的比例為 8:1 時，△PD-1 CAR-T 細胞表現出比正常CAR-T 細胞更高的殺傷能力和細胞因子釋放能力。結果表明，CAR-T 細胞中的 PD-1沉默有效地阻斷了 PD-1/PD-L1 通路，從而增強 CAR-T 細胞對皮下異種移植瘤的治療效果。
CD19/△PD-1 CAR-T細胞抑制K562-CD19腫瘤生長[2]
總結與展望
從傳統小分子、蛋白藥物到核酸類藥物再到細胞&基因療法等新型治療類型已經成為了生物醫藥行業的關注焦點。藥企的創新不斷升級，為藥企服務的美迪西也在不斷發力，布局細胞&基因治療 CDMO 領域，已建立完善的細胞&基因治療藥物研發平臺，可為細胞&基因治療類產品提供藥理藥效、生物分布和安全評價研究等一站式服務。
參考文獻
[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.
[3]. Y Agata, et al. Expression of the PD-1 antigen on the surface of stimulated mouse T and B lymphocytes. Int Immunol, 8 (1996) 765-772.
[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.
美迪西細胞&基因治療藥物服務平臺
美迪西已建立完善的細胞&基因治療藥物研發平臺，可為細胞&基因治療類產品提供藥理藥效、生物分布和安全評價研究等一站式服務。美迪西運用豐富的動物模型和多種先進的分析技術，綜合考慮不同研究項目的特點，已為客戶完成了多個基因和細胞免疫治療方案的臨床前開發項目。
美迪西細胞&基因治療藥物服務資質
美迪西動物實驗設施獲得 AAALAC（國際動物評估與認證協會）認證和中國食品藥品監督管理局 GLP 證書，并成功通過美國食品藥品管理局 GLP 審計。
藥物類型
細胞治療類產品
溶瘤病毒類產品
mRNA類產品
寡核苷酸類產品
基因編輯類產品
分析平臺
核酸水平分析平臺：qPCR、RT-qPCR、dPCR
細胞水平分析平臺：Cell-counter、FACS、ELISPOT、TCID50
蛋白水平分析平臺：ELISA、FIA、CLIA、ECL、HTRF、RIA、Gyrolab、Bio-plex
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