细胞治疗临床检测解决方案——PK/PD篇

嵌合抗原受体T细胞（CAR-T）疗法属于细胞免疫治疗的治疗范式，能够解决肿瘤微环境带来的疾病特异性挑战。通过使用合成生物学和基因编辑技术，研究人员可以有效地设计CAR-T细胞，使其更安全、更有效。此外，CAR-T细胞可作为活T细胞“微药物”，向TME靶向递送免疫调节分子。

图1. CAR-T细胞的生命周期和安全有效治疗的相关挑战^[1]

CAR-T细胞的临床药理学评估包括药代动力学（PK）、药效学（PD）和免疫原性研究，前两者的研究为确定药品的安全性和有效性提供了重要信息。

FDA行业指导草案(2022.03)

• PK

• PD

在与抗原表达细胞特异性结合后，CAR-T细胞启动信号级联，以促进T细胞活化、增殖、获得效应功能以及产生细胞因子和趋化因子。这些事件导致靶细胞被清除。CAR-T细胞药效学评估包括监测细胞因子、趋化因子、效应物、血液免疫表型和临床终点（如杀伤肿瘤细胞）水平的变化。FDA建议根据CAR-T细胞的作用机制、靶向疾病特异性和临床结果选择药效学生物标记物。PD取样方案应反映PD生物标记物特征和预期的反应持续时间。

为了提高CAR-T细胞的安全性和有效性，FDA建议评估以下探索性相关分析：（1）CAR-T细胞产品特征与CAR-T细胞药代动力学特征之间的关系；（2）使用临床PK和PD数据研究CAR-T细胞暴露与反应之间的关系 ^[2] 。

此外，FDA文件还指出CAR-T细胞不仅有显著的治疗潜力，作为活性药物的它还具有独特的毒性特征。随着CAR-T细胞治疗血液学和肿瘤学中得到更广泛的应用，且正在逐渐扩展到其他疾病，研究时更需要充分考虑与CAR-T细胞治疗相关的副作用管理策略。细胞因子释放综合征（CRS）、免疫效应细胞相关神经毒性综合征（ICANS）和细胞减少构成了CAR-T细胞治疗的挑战 ^{[ 3]} 。CAR-T细胞有相当大的毒性，尤其是CRS，在某些情况下可能会危及生命 ^[4-5] 。

图4. CAR-T细胞介导的细胞因子释放综合征（CRS）的潜在病理生理机制^{[ 3]}

CRS，作为一种生理上的炎症状态是由CAR-T细胞释放的炎症细胞因子和趋化因子触发的 ^[6-7] 。如图4，炎症细胞因子，包括肿瘤坏死因子（TNF）-α、干扰素（IFN）-γ、白细胞介素（IL）-2、IL-8、IL-10和粒细胞-巨噬细胞集落刺激因子（GM-CSF），由CAR-T细胞与相应靶细胞接触后被激活产生，或者由直接靶细胞裂解产生（A）。这种初始炎症反应招募并激活旁观者免疫细胞，例如单核细胞、巨噬细胞和树突状细胞（DC）和其他T细胞（B），它们通过释放IL-1和IL-6以及一氧化氮（NO）来增强免疫反应（C）。过度炎症会激活内皮细胞，进而释放IL-6，从而形成正CRS反馈回路，以及血管内皮通透性因子（如血管性血友病因子（vWF）和血管生成素（Ang）-2）（D）。这会破坏CRS患者的血管完整性，并介导血流动力学不稳定、毛细血管渗漏和消耗性凝血病 ^{[ 3]} 。

CAR-T治疗目前正在癌症免疫治疗领域发生革命性的变化，临床试验中要监测CAR-T细胞，以评估患者的细胞扩张和持久性，这两点也是定义CAR-T细胞在体内抗肿瘤疗效的关键机制^[8-9]。CAR-T细胞的质量控制分析必须进行验证，并需要在体外检测CAR-T细胞的转导效率和每个细胞的载体拷贝数。

细胞中心

• CAR-T产品给药后，需监测外周血，骨髓或脑脊液样本中CAR-T细胞随时间推移的数量和表型来评估药代动力学（或细胞动力学）。

• MRD，即微小残留病灶，是指癌症治疗后残留在体内的少量癌细胞（对治疗无反应或耐药的癌细胞）。临床可使用MRD来衡量治疗的有效性，并预测哪些患者有复发的风险；可帮助医生动态监测和确认疾病的缓解情况，早期发现复发迹象，并尽早开始治疗；可告诉医生初始治疗效果如何，如果标准治疗方案效果不佳，医生会更改治疗方案，以更有效地获得疾病缓解。

结果解读：

阳性——癌症治疗后仍可检测到残留（剩余）病灶（发现癌细胞，癌症治疗后残留的癌细胞会变得活跃并开始繁殖，导致疾病复发）；

阴性——癌症治疗后未检测到残留（剩余）病灶（未发现癌细胞，对血癌患者来说是好事，研究表明MRD阴性与某些血癌更长的缓解期和更长的生存率有关）。

蛋白中心

• 通常根据生物标志物的使用目的，Fit For Purpose Qualification分为三个级别：

表3. PD检测-分析方法验证参数

• 细胞因子&特定蛋白检测

表4. 细胞因子&特定蛋白检测-样本要求

细胞治疗过程中不同时间点病人血清中细胞因子含量变化，在CAR-T细胞输注后2-5d出现明显的细胞因子含量升高，此时应加强病人的监控，在30d的时候一般都会恢复到正常水平。

图6. Biomarkers for early prediction of grade ≥4 CRS^[15]

图7. 临床I期药效学数据展示——sBCMA变化

核酸中心

• 据FDA指导文件，目前已上市CAR-T评审主要关注点包括：

（1）插入位点多克隆性；

（2）插入偏好是否与文献中描述的野生型HIV一致；

（3）重点关注是否在已知临床试验不良事件相关基因附近有插入位点（如 CCND2, LMO2, MECOM, MN1等）；

（4）是否会偏好性插入在特定的抑癌致癌基因附近。

Type1：病人在首次 TCR-Cell扩增和二次扩增中表现出偏好性克隆扩增现象；但并未出现克隆持续扩增情况，表现出较好的药物作用持续性。

表5. 研究案例整合事件克隆增值情况特征分类一：良性偏好性克隆增殖

表6. 研究案例整合事件克隆增值情况特征分类二：无克隆增殖偏好性

肿瘤患者接受过治愈性治疗（手术、放化疗等）后仍有残留的恶性细胞存在。MRD是早中期肿瘤患者术后复发和转移的重要原因，传统影像学或实验方法无法发现，但是可以通过液体活检监测MRD分子是否异常。使用NGS法进行MRD检测，可实现肿瘤全病程监控，具有重要临床意义。

图8. NGS MRD检测案例展示

表7. 迈杰医学细胞治疗临床检测解决方案

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