2017年，当艾米丽？怀特海德通过CAR-T细胞治疗方法治愈了急性淋巴细胞白血病的故事轰动世界之时，这种将人体的T细胞进行改造进而攻击肿瘤的新疗法，也被正式批准用于临床。从美国到中国，大大小小的CAR-T公司纷纷涌现，整个产业迅速膨胀，一时风头无二。
然而，作为一种新兴的细胞“加工”技术，CAR-T存在着诸多风险：在体内引起不受控制的细胞因子风暴，会“反噬”人体，甚至危及生命；有些CAR-T细胞在体内存活时间短，很容易漏掉那些“寿命”长达几年乃至十几年的肿瘤；当人们为T细胞装配上专用“武器”后，“基因善变”的肿瘤细胞可能早已改头换面，因此导致“武器”失效、肿瘤复发……
如何降低CAR-T细胞治疗的副作用、增强治疗效果？突破来自基础科研领域。7月29日，国际学术期刊《细胞》在线发表了一项由中科院分子细胞科学卓越创新中心（生化与细胞所）许琛琦团队、北京大学医学部黄超兰团队和美国加州大学圣地亚哥分校惠恩夫团队的合作研究成果。该成果从T细胞信号转导的基础研究出发，最终发展了CAR-T细胞治疗的新方法。
中科院院士、中国科学院上海营养与健康研究所所长李林评价该成果是“另辟蹊径地为CAR-T细胞疗法添加了应用价值”。而走通此径，依靠的是科研人员10年毫不动摇地坚持研究方向和科研团队相互之间亲密无间的交叉合作。
“升级”CAR-T细胞展现良好应用前景
“TCR是CAR-T的源头。”许琛琦说，“10年前，当我在飞机上被李林院士劝说来到中科院之后，就一直在研究它。”
TCR即T细胞受体，这是一种横跨在T细胞细胞膜上的免疫蛋白质，能够识别各种抗原。这些抗原是由细菌、病毒，或是肿瘤细胞所表达的蛋白质。在TCR的指引下，T细胞会发挥免疫作用，清除那些外来者，或是把肿瘤扼杀在“摇篮”里。
由于需要面对形形色色的“敌人”，TCR也要“七十二变”。种类多达10的N次方的TCR构成了一个庞大的识别库，能够应对各种挑战。但道高一尺魔高一丈，总有一些肿瘤细胞的抗原是T细胞无法识别的，也因此会躲避开T细胞的攻击。
在此情况下，CAR-T应运而生。人们通过基因工程技术，为T细胞装上特异性识别肿瘤抗原的嵌合型抗原受体而得到CAR-T细胞，进行体外扩增之后，再送回到体内对肿瘤细胞进行精准打击。CAR-T因为治愈了艾米丽而名声大噪，也被中外药品监管部门允许用于临床治疗。近年来，尽管CAR-T细胞治疗产业更加炙手可热，但一直难以摆脱细胞因子风暴、细胞生长持续性不高而导致肿瘤复发等风险的困扰。
从TCR的基础研究出发，许琛琦团队和合作伙伴找到了一种在实验室里被证明能有效减少细胞因子风暴、促进细胞生长和存活的CAR-T细胞治疗新方法。其中的“关键先生”是TCR重要信号分子CD3的4个亚基中的一个：CD3ε。
研究人员在目前临床上使用的28Z CAR中整合入CD3ε，“升级”后的E28Z CAR-T的细胞因子的分泌水平大为减少，并且显著促进了细胞生长和存活，整体提高其持续性。在小鼠模型中，相比于“原版”，“升级”后的E28Z CAR-T抗肿瘤活性也出现了明显的提高。
尽管整个研究还处于实验室阶段，但这一新方法在血液瘤和实体瘤展现的良好应用前景，已经吸引了产业界的关注。
找到了CAR-T的“刹车”和“油门”
“我希望将这个成果转化出去，造福社会。”许琛琦坦言，从基础研究到实际应用，CAR-T新方法需要科学家、企业、医院传好接力棒，而“自己可以专注于基础科学研究”。
在此次，CAR-T新方法之前，许琛琦团队已经发现了TCR、PD-1等关键受体的信号调控机制，发展了基于胆固醇代谢调控的肿瘤免疫治疗方法。“在我研究TCR时，CAR-T、PD-1等肿瘤免疫疗法都还没有兴起。”他说，“吸引我的是科学本身的问题，比如，结构复杂的TCR各个部分具有什么样的功能？在与不同抗原结合时，TCR会发生怎样的变化？”
事实上，在得出CAR-T新方法能提升抗肿瘤活性这一十分具有应用价值的结论之前，研究团队已经完成了一系列卓有成效的基础研究工作。TCR-CD3复合物在T细胞的发育、活化及对病原体的免疫反应中起着决定性作用。这一重要作用来自于CD3链胞内端的免疫受体酪氨酸活化基序（ITAM）。而ITAM主要通过其基序内酪氨酸的磷酸化修饰来发挥它的多样性功能。
研究团队通过一种全新的质谱方法，发现在CD3各亚基中，只有CD3ε的ITAM呈现出单磷酸化修饰模式。在使用了免疫学、生物化学、生物物理学等技术手段之后，研究人员发现该段ITAM信号基序会结合细胞内部的TCR抑制性信号分子Csk。这表明CD3ε能够降低信号转导的强度，最终表现为降低CAR-T的细胞因子分泌水平。
而对于CD3ε另一段信号基序BRS的研究显示，该基序会招募TCR活化性信号分子PI3K。该信号通路揭示了CD3ε能促进CAR-T细胞生长和存活的分子机制。
“在CD3ε上，既有‘刹车’，也有‘油门’。”许琛琦用了一个形象的比喻，“加装了CD3ε的CAR-T因此也有了更好的性能。”
“从这个成果来看，具有应用价值的科技成果离不开基础研究的发现。”李林说，“我们不能为了发文章而做科研，但也不能因为强调应用而忽视了基础研究。”
三支科研团队合力
CAR-T新方法的背后是科研团队的合力。黄超兰负责的是设计和完成一种新的质谱方法，能够在时间分辨率下实现对全部磷酸化位点的同时定量分析。要知道，在TCR-CD3复合物有10个ITAM，总共分布着20个磷酸化位点。因此，这是一项极具挑战性的工作。
作为质谱领域的顶尖科学家，黄超兰带领团队开发了一种新颖的绝对定量方法，巧妙地利用串联质量标签，将作为内标的6个标准样品和用于定量的4个分析样品混合起来，用数据依赖型采集结合平行反应监测的方式。最终实现在一次测量中对不同时间点全部ITAM磷酸化修饰的绝对定量，描绘出TCR-CD3复合物的酪氨酸动态磷酸化修饰的全貌。
“这项研究是从一个有趣的问题开始，为了解决这个问题而开发了一个很新的质谱方法，从而能够发现新的生物学功能，再经历挖掘和探索，使得最终成果有实际应用于治疗的可能。”黄超兰说，3支科研团队完美演绎了不同领域交叉研究而产生的精彩结果。
原载于《上海科技报》 2020年8月4日 A3
作者：耿挺
