台成幹細胞治療中心 張裕享醫師

艾蜜莉：世界上第一個接受CAR-T細胞治療的小病人 

2010年5月美國五歲大的艾蜜莉(Emily Whitehead)被診斷為急性淋巴性白血病，急性淋巴性白血病在美國最先進的醫學中心治癒率高達九成。標準治療是長達26個月的化療，然而艾蜜莉在第16個月化療療程中復發。一般而言，復發的白血病病人治癒率不到三成，其中如同艾蜜莉化療中復發的病人成功率則遠低於三成。骨髓移殖是最後的希望，再次接受強力化療後的她，血癌緩解三個月。但就在移植預定日的前兩周艾蜜莉又復發了。隨著癌細胞對化療越來越有抗藥性，也代表治療成功的機會相當渺茫。

恰巧就在這時候美國賓州大學正在進行T細胞治療血癌的臨床試驗，艾蜜莉是世界上第一個接受嵌合抗原受體T細胞(chimeric antigen receptor T cells, CAR-T cells)來改造免疫系統對抗癌症的小病人。這個過程包括了收集她的T細胞、基因改造讓T細胞認出血癌細胞、回輸入艾蜜莉的體內。因為CAR-T細胞殺死血癌細胞並釋放出高量的細胞激素，艾蜜莉有發燒、血壓降低、喘的症狀，病況變得很嚴重，在加護病房內氣管插管治療了好幾個星期，一度醫師們覺得她只有千分之一存活的機會。當他正在病床上和病魔纏鬥的時候，醫療團隊焚膏繼晷照顧她，另外還有幾千個親朋好友、陌生人透過臉書給她加油打氣。

從加護病房轉出的幾個星期後，賓州大學醫療團隊宣布在她的體內找不到癌細胞，CAR-T細胞治療成功！事實也證明：到今年五月為止，她已經血癌緩解五年了。她的故事在The New York Times、Forbes、Parents等報章雜誌刊登而變得家喻戶曉，並且成立艾蜜莉基金會接受捐款，以幫助更多的人接受免疫治療。

《科學》雜誌評CAR-T是2013年的年度最大的突破

因為復發難治血癌的CAR-T臨床試驗成功，《科學》雜誌評CAR-T是2013年的年度最大突破。多位專家也指出免疫治療將會是繼開刀、化療、電療、標靶藥物之後，第五種重要的治療腫瘤的方法。美國歐巴馬總統回應這個科學上的重大突破，於2015年對美國人民的宣言中，把CAR-T技術納入精準醫學的重要一環，並且在白宮召見艾蜜莉並獎勵賓州大學醫療團隊。

醫學中心、藥廠和生技公司競相投入CAR-T研發

這一連串的成功，點燃了全世界對於CAR-T研究的熱潮。美國醫學中心如賓州大學、Memorial Sloan Kettering Cancer Center、National Cancer Institute和大藥廠、生技公司如Novartis、Pfizer、Juno Therapeutics、Kite Pharma合作並投入巨額資金，其中最特別的是Juno和Kite這兩家專注發展CAR-T的公司於2014起，在資本市場募集了約1500億和1000億台幣，競相投入開發此需要高技術和高資金的CAR-T細胞免疫治療癌症領域。中國大陸也跟上這股熱潮，醫學中心和生技公司合作CAR-T細胞技術治療血癌末期病人，在美國臨床試驗網站登錄的CAR-T臨床試驗數目，中國排名第二，僅次於美國。

CAR-T細胞的免疫治療過程

CAR-T細胞的腫瘤免疫治療過程(圖一)，簡單來說，一開始需要將病人的T細胞分離出來並活化，之後將帶有CAR的病毒轉導至T細胞，幾天後T細胞表面會表現CAR，增殖至需要的細胞數目後，同時病人接受化療，降低病人的免疫功能，再將CAR-T細胞回輸至病人體內。

圖1. CAR-T細胞的腫瘤免疫治療過程

嵌合抗原受體（CAR, chimeric antigen receptor）的構造

第一代CAR包含了一個從單株抗體裡合成的單鏈抗體，連接上跨膜部和胞內訊號傳導結構域CD3ζ (圖二)。第二代CAR額外加入第二個胞內訊號傳導結構域(例如是41BB或CD28)，所以當CAR-T細胞和抗原結合後就會引發兩個活化T細胞的訊號，T細胞因此可以持續活化不會衰亡。多個臨床試驗亦顯示第二代的CAR-T細胞在病人體內亦能持續維持超過六個月高濃度的CAR-T細胞，引導病人進入長期的血癌緩解。第三代CAR則是加了三個胞內訊號傳導結構域，第四代CAR加入細胞激素或共激配位基(costimulatory ligands)加強更強的免疫反應來攻擊腫瘤。

圖二. 嵌合抗原受體的構造和演進

裝甲車T細胞（Armored CAR-T cells）

臨床試驗中，CAR-T治療的有效是仰賴於細胞輸注前的強力化療，化療除了會抑制腫瘤細胞外，也會造成B細胞再生障礙。實驗顯示老鼠化療後，Treg細胞下降、IL-12和interferon-γ增加，因此有實驗室設計使CAR-T細胞同時產生IL-12以代替CAR-T輸注前的化療，動物實驗顯示這種第一代的裝甲車T細胞對於實體腫瘤(solid tumor)的破壞力很強，能有效抑制實體腫瘤中對於免疫細胞不友善的腫瘤微環境(tumor microenvironment)。然而最近的人體臨床試驗顯示副作用大，提前結束試驗。因此有實驗室已著手研究第二代裝甲車T細胞，同時表現CD40 ligand來活化相關的免疫細胞，第三代的裝甲車T細胞則是同時表現最近很熱門的免疫檢查點抑制劑anti-PD-1 blocking antibody的單鏈抗體。

CAR-T細胞治療Ｂ細胞急性淋巴性白血病的臨床試驗

2014年由賓州大學發表在新英格蘭醫學雜誌的Phase I/II臨床試驗結果，在30個復發的急性淋巴性白血病病人裡，注射自體CAR-T細胞後，27個病人（90%）達到完全緩解，其中15個病人曾經接受過血液幹細胞移植，半年後仍有73%無復發。這個結果顯示CAR-T細胞治療突破了以往化療和血液幹細胞移植治療急性淋巴性白血病病人復發的困境。

細胞激素釋放症候群（cytokine release syndrome）

上述30個復發的急性淋巴性白血病病人接受CAR-T細胞治療都有發生所謂的細胞激素釋放症候群（cytokine release syndrome），當注射到病人的CD19 specific CAR-T細胞和CD19 positive的血癌細胞結合，會引發Ｔ細胞的活化和大量增生並釋出細胞激素，造成如高燒、低血壓、腎衰竭、白血球低下、凝血功能異常、呼吸衰竭等症狀，上述報告裡22個病人(73%)有輕度或中度細胞激素釋放症候群，需要住院治療中性球低下性發燒、給予廣效抗生素治療和疼痛控制。8個病人有重度細胞激素釋放症候群需要住加護病房，這8個病人(27%)都有低血壓症狀，需要升壓劑治療，呼吸窘迫則需要氧氣或氣管插管幫助呼吸，凝血功能異常但只有3個病人有出血症狀。

重度細胞激素釋放症候群的病人，平均從CAR-T細胞輸注隔天就開始有症狀，而非重度的病人平均是從第四天才有症狀，重度細胞激素釋放症候群的病人比非重度的病人血液中的interleukin-6、CRP、ferritin、interferon-γ、soluble IL-2 receptor有顯著意義的升高，腫瘤負擔越高的病人，細胞激素釋放症候群越厲害。

報告中指出9個病人使用interleukin-6–receptor blocking antibody tocilizumab，使用後一到三天病情迅速好轉，不需再使用升壓劑。但因為細胞激素釋放症候群復發，6個病人再使用短期類固醇，4個人使用第二次的tocilizumab，這些病人臨床症狀和異常血液檢驗，最後都恢復正常，但其中2個使用免疫抑制劑的病人血癌復發。

腦病變（encephalopathy）

上述報告中，13個病人(43%)在發高燒的期間出現腦病變，有失語症、精神混亂、譫妄、幻覺等症狀。6個病人(20%)有延遲性腦病變。腦病變的有無和細胞激素釋放症候群的嚴重度，和有無使用tocilizumab無關，症狀維持大約2-3天，不須特殊的治療，在2-3天內會慢慢消失，大多數的病人無長期的神經併發症。

Ｂ細胞再生障礙（B-cell aplasia）

即使是CAR-T細胞在血液中無法用流式細胞儀方式偵測到，有些病人會有Ｂ細胞再生障礙，因此病人需要輸注免疫球蛋白維持血液IgG大於500mg/dl。

CAR-T細胞治療惡性淋巴瘤的臨床試驗

2015年發表在臨床腫瘤學雜誌(Journal of Clinical Oncology)是第一個成功治療瀰漫性大型B細胞淋巴癌的臨床試驗。瀰漫性大型B細胞淋巴癌是成人最常見的惡性淋巴瘤，在這個臨床試驗中，7個化療無效的瀰漫性大型B細胞淋巴癌病人中，注射自體的CAR-T細胞後，有4個病人(57%)達到完全緩解。其中3個病人持續緩解，可長達22個月。

固態腫瘤的CAR-T細胞的臨床試驗

把CAR-T的單鏈抗體換成可以辨認固態腫瘤的Tumor associated antigen (TAA,腫瘤相關抗原)，CAR-T細胞也可以毒殺固態腫瘤，因此歐美國家也展開各式各樣的固態腫瘤CAR-T細胞的臨床試驗，如EGFR、EGFRv3、HER2、mesothelin、IL13Rα2、CEA、GD2、CD133等不同的腫瘤相關抗原來治療神經膠質瘤、膠質母細胞瘤、乳癌、肉瘤、胰臟癌、神經母細胞瘤、骨肉瘤等疾病，目前臨床試驗結果顯示這種特定TAA的CAR-T細胞對固態腫瘤有反應，但因為腫瘤的異質性，所以CAR-T毒殺了部分有表現TAA的腫瘤，沒有表現TAA的腫瘤往往會再度復發，所以可能的解決方法是使用兩種以上的腫瘤相關抗原–雙特異性CAR-T細胞來治療固態腫瘤增加療效，第二是利用局部注射CAR-T 或降低單鍊抗體和TAA的親和力來避免所謂的On-target off-tumor副作用，第三是CAR-T細胞同時表現某個蛋白質例如免疫檢查點抑制劑來克服腫瘤微環境的困境。

中國CAR-T細胞的臨床試驗

浙江大學醫學院附屬第一醫院的黃河教授，在2016年4月份召開的第42屆歐洲血液和骨髓移植學會年會（EBMT 2016）上，口頭報告與斯丹賽生物技術有限公司合作進行的CAR-T細胞治療復發難治急性淋巴細胞白血病臨床試驗的進展。當時彙報了已完成的近10例免費臨床研究結果：患者的完全緩解率達到近90%，約80%的病人達到腫瘤微小疾病殘留陰性，近50%的病人維持完全緩解超過5個月，是已知中國療效最好的CART臨床研究。

美國FDA首度通過“活的藥物”

FDA於今年8月30日通過“活的藥物”Tisagenlecleucel (Kymriah)，它是世界上第一個CD19 CAR-T細胞治療藥物，最早從賓州大學Carl H. June醫療團隊所發展出來的細胞治療，諾華大藥廠生產的活藥物，針對小於25歲的頑固型或復發兩次以上的B細胞急性淋巴性白血病，售價高達47萬5千美元，折合台幣約一千四百萬。這個高售價意謂台灣必須發展本地的CAR-T細胞治療，把售價壓低在台灣病人負擔得起的價錢，這也是筆者在台灣大學台成幹細胞治療中心CAR-T治療團隊目前努力的方向。

CAR-T細胞治療將改變未來20-30年腫瘤的治療

諾華大藥廠CEO Joseph Jimenez在2014年5月美國富比士財經雜誌曾說過：“I look at it and think about the potential breakthrough that it could be. You could be looking at a transformation of the treatment of cancer over the next 20 to 30 years.”，諾華執行長認為CAR-T細胞治療將改變未來20-30年腫瘤的治療。那你呢?


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