免疫大数据的故事

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故事从何说起?

2010年代,细胞免疫治疗在国内发展如火如荼,繁荣发展的背后也确有乱象丛生。出于加强细胞免疫治疗的临床研究监管、使行业更健康发展的考虑,2016年国家卫计委叫停国内所有细胞免疫治疗的临床应用;一些地方职能部门或医院从严管理,将正在开展的细胞免疫治疗临床研究项目也暂停了,国内免疫治疗的发展从浪尖跌入谷底。

国际免疫治疗研究如火如荼

肿瘤免疫治疗,在国内偃旗息鼓,在国际上却是独领风骚的弄潮儿。2011年12月,《自然》发表题目为“肿瘤免疫治疗的时代已经来临”的评论文章,提出了生物免疫疗法在肿瘤治疗中的重要地位;2013年12月,《科学》杂志将肿瘤免疫疗法列为年度十大科学突破之首;2016年1月,美国临床肿瘤学会(ASCO)年报将肿瘤免疫疗法评为"Advance of the Year";2018年诺贝尔生理或医学奖,被授予美国的詹姆斯·艾利森(James Allison)与日本的本庶佑(Tasuku Honjo),以表彰他们"在发现抑制免疫负调节治疗癌症疗法"方面的贡献。

急需科学评估免疫疗法效果的方法

行业乱象亟待规范,但生物治疗的研究也得继续,如何科学评估治疗效果、搞清治疗后机体的变化变得尤为关键。在细胞回输之后,受试者感觉良好,说明细胞治疗确实对疾病有一定的疗效。但是,全国数百家从事细胞治疗的医院、研究机构,都还不能清楚地知道机体到底发生了什么具体变化,流式细胞术、细胞计数分析等等手段,都难以快速有效地检测。既不能获得直观的科学检测数据,又难以立即观察到肿瘤缩小或消失。肿瘤的生物治疗到底有没有用、疗效如何来评估,是亟待解决的难题。

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临危受命,不畏艰难

在这样的时代背景下,全国生物治疗领域的专家在黄河边上开会,主任委员韩卫东教授向张教授问道:你作为免疫学专家,能否帮我们设计一个简单易行的方法,来评估细胞回输之后人体免疫系统到底发生了什么变化?张教授欣然应下了这个挑战,组建了多学科联合研究团队开始相关课题的攻关。

被忽视的基本免疫学现象

克隆增生(clonal expansion),是免疫反应中的基本观察。B/T细胞接触抗原后即发生特异性增殖,从而使免疫细胞种群中特定B/T细胞分布发生变化。由于每个B/T细胞都携带特异的BCR/TCR,因此也会导致BCR/TCR的分布发生变化。我们向来对此熟视无睹,认为这不过是获得性免疫反应发生时的一个普通事件。但逆向来看,通过对BCR/TCR分布的细致研究,是否也能描绘出免疫细胞发生的具体变化呢?免疫系统,是我们体内一台精巧的记录仪,它不厌其烦地记录着免疫细胞遭遇致病原时的每一场战斗。通过克隆增生机制,这种记录信号被放大,大到足以被我们识别出来,并切身感受到那场场战斗的惨烈状况。

成果初现,走上新征程

从这个被忽视的基本现象入手,我们的研究团队建立了基于高通量测序技术的、分析BCR/TCR基因多样性的技术平台。2018年,团队根据大量的临床数据首次提出利用BCR/TCR多样性量化评估免疫力的方法。此方法不仅可以用于量化评估生物治疗效果,也能评估个体近期的免疫水平,并从TCR/BCR多样性的角度解释了免疫力差的健康人群是肿瘤发生的高危人群、免疫力差的肿瘤病人对各种治疗方案的疗效也会较差的根本原因。这是免疫大数据的首次亮相,却拉开了一个新时代的序幕。

STORY IN PROGRESS

在免疫大数据坚实的理论之上,从2019年开始,研究团队着手创建健康人群和疾病人群的免疫特征数据库,建立起疾病发生发展的预测模型,并开发了利用深度神经网络进行疾病早期筛查的人工智能分析系统(AIAIDBA)。"十年磨一剑",经过多年的沉淀打磨,目前我们已经推出基于免疫大数据人工智能分析系统的"肿瘤早期筛查""量化免疫力评估"等产品,并积极布局"TCR-T细胞疗法""TCR蛋白药物"两条研发管线。我们热切地期待,与国内外从事肿瘤免疫疗法研究的生物医药同行紧密合作,优势互补,积极推动这项可能是人类历史上迄今为止首次瞥见彻底治愈癌症曙光的前沿研究,普惠大众。

TCR/BCR测序及分析
利用第二代高通量测序技术,对血液或组织样本进行T/B细胞受体的全长或CDR3测序,并提供全面详尽的免疫组库分析服务。
TCR/BCR-based肿瘤早筛
利用百亿级海量TCR序列库,结合人工智能领域最新进展,开发深度神经网络模型,提取各类疾病的免疫特征,找到TCR/BCR到疾病的映射关系,从而建立起利用TCR判断肿瘤风险的AI模型,让人们仅从抽1ml外周血即可检验患癌风险。
TCR-T细胞治疗开发
我们在数以百万计的疾病特征序列库中,筛选验证对特异性靶细胞的杀伤效率最高的TCR序列,对T细胞进行工程化改造,目前已开展对肺癌、肝癌、宫颈癌等癌种的研究。
TCE蛋白药物研发
在鉴定出具有高度杀伤性TCR序列的基础上,开发通用型T Cell Engager类蛋白药物,以期未来以类似于TCR-T的疗效、但以低得多的、可负担的价格来惠及患者。