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斯丹姆分享 | 深度盘点:从基因递送到细胞治疗,In vivo CAR-T生物分析的关键策略

2026-01-14


背 景

CAR-T细胞疗法作为一种革命性的肿瘤免疫治疗手段,已在血液肿瘤治疗中展现出显著疗效。传统的exvivo CAR-T疗法需在体外对患者T细胞进行基因改造、扩增后再回输,过程复杂、周期长、成本高昂。而新兴的in vivo CAR-T疗法则无需提取细胞,通过直接向患者体内递送CAR基因载体(如慢病毒、LNP-mRNA等),这些载体像“快递小车”一样,在体内找到特定的T细胞,并现场对其进行基因改造,使其直接在患者体内转变为CAR-T细胞,实现“一步治疗”,具有制备简化、治疗周期短、可及性高等潜在优势(表1)。

近年来,随着载体技术和递送系统的进步,in vivo CAR-T 已进入快速发展阶段,并逐步走向临床转化。然而,其体内动态分布、持久性、安全性及免疫原性等问题仍需系统评估,因此建立全面、灵敏、可靠的生物分析策略至关重要。


表1 ex vivo和in vivo CAR-T比较


In vivo CAR-T产品集合了基因治疗和细胞治疗产品的特点,它不仅仅是两种技术的简单叠加,而是形成了一种全新的、动态的“在体原位生成活细胞药物”的范式,因此其生物分析策略也必须是一个多层次、多时间尺度的综合性体系。生物分析主要分为四大部分:药代动力学、药效动力学、免疫原性和安全性。每个方面都需要双重考量。





药代动力学分析

图片 对基因载体(基因治疗层面)的分析:

载体PK:检测载体(如LNP或病毒颗粒)在血液中的浓度随时间变化的规律。例如,LNP-mRNA的半衰期很短(小时级),需要了解其清除动力学。
生物分布(如样本可获得):研究载体在体内的去向。是否主要富集在目标器官(如脾脏、淋巴结)或有无非预期的器官分布,这对于评估脱靶风险和毒性至关重要。

图片 对工程化细胞(细胞治疗层面)的分析:

细胞PK:监测外周血和/或组织(如肿瘤、骨髓)中CAR-T细胞的数量、扩增峰值、持久性(可能持续数周至数月)。

关键区别:传统CAR-T的细胞PK始于回输那一刻;而体内CAR-T的细胞PK始于载体成功转导T细胞之后,存在一个“生产延迟期”。必须将载体PK与细胞PK关联分析,理解载体暴露量如何影响CAR-T细胞的生成效率。




药效动力学分析

图片 对基因表达产物(基因治疗层面)的分析:

CAR表达水平:通过流式细胞术检测T细胞表面CAR蛋白的表达比例。这直接反映了基因递送和翻译的效率。

图片   对细胞功能(细胞治疗层面)的分析:

细胞活化与耗竭状态:检测CAR-T细胞的活化标志物、共刺激/抑制受体表达,评估其功能状态是否健康。

效应功能:测量CAR-T细胞分泌的细胞因子、释放的细胞毒性颗粒,以及在体内的直接杀伤效果(通过肿瘤标志物下降、影像学评估等)。

分化与记忆:分析CAR-T细胞的亚群组成,如效应T细胞、记忆T细胞的比例,这关系到长期疗效。




免疫原性分析

这是综合考量最复杂的领域之一,in vivo CAR-T产品的免疫原性来自两个方面:基因载体和细胞产品(图1)。
针对载体的免疫反应:患者可能预先存在或治疗后产生针对病毒衣壳蛋白或LNP组分的抗体。这会中和载体,降低转导效率,并可能引发输注反应,影响重复给药。
针对CAR的免疫反应:CAR作为一种外源或经过改造的蛋白,可能被免疫系统识别,产生抗CAR抗体或CAR特异性T细胞。这会清除或抑制CAR-T细胞,导致疗效丧失。
免疫原性分析必须区分免疫反应是针对载体还是CAR本身,因为其后果和应对策略不同。此外,针对载体的强免疫反应可能掩盖对CAR的免疫反应。
图1 基因/细胞治疗产品免疫原性产生原因





安全性分析

In vivo CAR-T产品的安全性考量来自于对基因治疗以及细胞治疗相关风险的双重分析:
载体相关毒性:如病毒载体可能的插入突变风险(对于整合型载体),需要使用NGS方法对插入位点进行检测。病毒载体的转染也要考虑可感染性病毒生成的可能性,对RCL/RCR进行长期监测。
细胞治疗相关风险:与传统CAR-T类似,由被大量激活的CAR-T细胞引发的细胞因子释放综合征需要进行监控和检测。另外,载体和细胞都存在脱靶结合的可能性,对潜在的正常组织的损伤也需要进行考量。


总结
ex vivo CAR-T 仍是当前主流,尤其在血液肿瘤中疗效明确,未来或向“通用型CAR-T”发展以降低成本。in vivo CAR-T 代表下一代方向,尤其适合实体瘤、急症治疗及普惠医疗场景,但需解决靶向性、安全性与持久性等关键技术挑战。两者可能互补共存:ex vivo 用于高个性化、长效治疗;in vivo 用于快速、广覆盖治疗。


斯丹姆旗下北京首研和杭州安渡实验室专注为各类药物提供一站式生物分析服务,积累了深厚的项目经验。安渡生物实验室每年可支持上百个生物分析项目,其可靠的检测能力为细胞治疗药物的药代动力学研究和免疫原性评价奠定了坚实基础。针对以 in vivo CAR-T 为代表的前沿疗法所面临的核心挑战,实验室同样布局了完备的检测技术平台,包括LC-MS/MS、高灵敏度流式细胞仪、qPCR仪、MSD等,旨在为客户的研究提供坚实、高质量的实验室技术支撑。



参考文献
[1]Adrian Bot, Andrew Scharenberg, Kevin Friedman, Lin Guey, Robert Hofmeister, James I. Andorko, Michael Klichinsky, Frank Neumann, Jagesh V. Shah, Andrew J. Swayer11, Kyle Trudeau, Drew Weissman, Matthias T. Stephan, Christian J. Buchholz & Carl H. June. In vivo chimeric antigen receptor (CAR)-T cell therapy. Nat. Rev. Drug. Discov. 2025, Online ahead of print.
[2]Tianqing Xin,LiCheng, Chuchao Zhou, Yimeng Zhao, Zhenhua Hu and Xiaoyan Wu. In-Vivo Induced CAR-T Cell for the Potential Breakthrough to Overcome the Barriers of Current CAR-T Cell Therapy. Front. Oncol., 2022. 12:809754.
[3]Testing of Retroviral Vector-Based Human Gene Therapy Products for Replication Competent Retrovirus During Product Manufacture and Patient, Follow-up Guidance for industry. FDA. 2020
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