近年來，基于患者的自身免疫系統的CAR-T療法，以其出眾的療效，已然成為抗癌領域中一顆耀眼的新星。隨之而來的問題是，如何通過進一步的細胞分型，使患者獲益率更高、承受的副作用更小？在細胞分型、基因表達中有著廣泛應用的單細胞測序技術為解決這一問題提供了選擇。那么，單細胞測序技術在CAR-T療法中的應用現狀怎樣？國內外該研究領域發展到何種程度？兩種技術的結合在精準醫療領域又有著怎樣的應用前景？為此，測序中國專訪了耶魯大學生物醫學工程系終身教授樊榮。樊榮教授是利用單細胞分析解析CAR-T細胞活性的專家，采訪中，樊榮教授帶我們重走了單細胞測序與CAR-T療法的強強聯合之路。

單細胞測序助攻CAR-T療法

2017年12月，《科學家》雜志（The Scientist）評選出了2017年度的十大醫療技術發明，其中位列榜首的是IsoPlexis公司的IsoCode芯片和IsoLight平臺。一個星期之后，FierceBiotech也授予其“2017年技術創新獎”。這套系統能夠同時捕獲成千上萬個單細胞的完整生物分子和功能信息，包括動態監測免疫T細胞以及分析患者個體的整體免疫功能特征，能夠更好地分析癌癥患者對免疫療法的治療反應，提早預測包括細胞免疫療法在內的抗癌免疫療效。憑借這項獨一無二的技術，IsoPlexis在2017年獲得了B輪1350萬美元融資。

樊榮教授，正是這項技術的發明者，同時他也是IsoPlexis的聯合創始人。

早在單細胞測序和免疫治療遠不似如今紅火時，樊榮教授便投身于此。2006年，在加州大學伯克利分校取得化學博士學位后，他來到加州理工學院進行博士后的深造。在與眾多合作者的交流探討中，他得知，腫瘤異質性正是該領域科研成果在臨床診療應用轉化中的一大阻礙。為了深入探究腫瘤細胞與微環境、免疫細胞之間交流的模式，樊榮教授全身新投入到研發新的單細胞分析技術中。“通過單細胞水平的檢測，預測腫瘤的發展趨勢，我們就有機會從整體水平上為患者制定更好的治療方案。”樊榮教授談道。

在2017年4月的AACR年會上，IsoPlexis公布了與Kite Pharma公司合作研究的數據。該研究利用IsoPlexis公司的IsoCode芯片檢測技術平臺，檢測到CAR-T細胞產品治療前的效力與治療后癌癥患者的客觀反應具有顯著相關性。研究人員利用該平臺分析了20例利用CAR-T細胞產品治療的非霍奇金淋巴瘤病例，并捕獲了確定每種產品的PSI或細胞功能特征和強度數據。

談及單細胞測序為精準醫療帶來的貢獻，樊榮教授認為主要體現在兩個方面：一方面單細胞測序能夠幫助患者“量身定制”治療方案。由于腫瘤異質性的存在，目前并沒有對所有腫瘤治療效果俱佳的藥物。而單細胞測序能夠鑒別出每一個腫瘤個體的特征，從而為患者找到最適合的治療方法。另一方面，單細胞測序的高分辨率能夠在早期找到低豐度的突變，使患者能夠在早期接受聯合用藥，以改善生存、延緩復發。這也是單細胞測序區別于其他測序技術的一大優勢。

產業化進程逐步推進

除了帶領IsoPlexis公司的團隊，樊榮教授在國內的另一個身份是新格元生物科技有限公司的聯合創始人和首席科學家。這家位于南京的公司成立于2018年1月，現已獲得數千萬元天使輪融資。如今，新格元生物正致力于將樊榮的原創海量單細胞微流控測序技術商業化，并開發一系列海量單細胞測序在臨床診斷和腫瘤免疫方面的應用。

“測序其實不再是難點，制備單細胞才是。測序可以在各種各樣的測序儀上完成，現在國產二代、三代測序儀也已經研發并生產使用。困難在于如何制備單細胞并實現海量單細胞的測序。如果是一個一個地挑選細胞進行測序，顯然是不現實的。我們采取的辦法是構建一個芯片，使其包含成千上萬甚至數十萬個只能容納單細胞的微型腔室。利用這種芯片，可以達到單細胞分離制備的目標。目前，這種單細胞分離方法還有更多的潛力可以開發。尤其是在降低價格方面的潛力還很巨大，如今這項服務的收費是1700美元，如果成本能降一個數量級，基本上就可以往臨床推廣了。”樊榮教授告訴測序中國。而通過產業化降低成本也是新格元公司正在進行的開發目標。同時，新格元也在進行試劑的研發，以期掌控所有技術細節。

樊榮教授認為，這項技術在產業化之后，會比其他檢測產品更容易臨床推廣。他說道：“在分散的臨床測試點或者鄉鎮醫院的條件下，單細胞測序難以實現。而新格元芯片操作簡單，用戶可以在無需經過大量訓練的情況下使用。采集樣品后封凍，即可帶回檢測中心完成測序。此外，統一進行檢測，也有利于質量控制。”

目前，樊榮教授的實驗室正在利用該單細胞測序技術進行單細胞蛋白組和轉錄組的分析工作。鑒于單細胞測序可以為改進甚至重新設計CAR-T療法提供更多知識，目前已有多家制藥公司將該單細胞測序技術用于CAR-T療法中單細胞蛋白的分析，嘗試在單細胞基因表達譜分析上拓寬應用，以期更好地理解不同個體的腫瘤，對治療進行全程監測。

臨床轉化的機遇與挑戰

在單細胞測序與CAR-T療法結合的過程中，樊榮教授表示，CAR-T細胞的質量控制非常重要。樊榮教授告訴測序中國：“制定行業規范是推動整個行業發展進步的必要條件，也是當務之急。在新的時代，面對新的療法，我們需要積累大量數據，多開展新的臨床試驗，規范質量控制，規范患者治療過程，幫助患者設計新的有效的免疫治療方案，幫助建立新的質量控制標準。以前的藥物研發已經有了很成熟的質量控制體系，但CAR-T細胞的質檢對于國內外監管部門仍是一個新的挑戰。因為CAR-T細胞是活的，怎樣對一‘活的藥’進行質量控制？更重要的是CAR-T細胞是針對患者個人設計的，存在較大的個體差異，這也是質量控制的一個難點。”

除質量控制外，團隊合作也很重要。樊榮教授強調：“從醫院的角度來看，CAR-T免疫治療要由多個團隊合作完成，多部門協同合作對于確保患者接受最高質量的護理，對于整個治療過程而言也很重要。”樊榮教授透露，目前其研究團隊與國外研究機構和臨床已經開展了相關合作，盡管尚未與國內醫學界開展實質性合作，但近年來國內在CAR-T療法領域的發展非常迅速，因此他對未來的國內合作抱以期待。

精準醫療的順利進行還需要整合信息的支撐，同樣，樊榮教授認為未來單細胞測序的工業化發展，基于中心法則的整合是關鍵。“中心法則有多個層面，每個層面都有無數信息需要在單細胞水平上測量分析。目前單細胞研究的火熱基本還是在科研領域，工業化和商業化只是剛剛開始，現有產品多是圍繞單細胞轉錄開發。未來，能否延伸到蛋白功能以及細胞代謝，能否將各個層面的數據整合起來，形成一套各個領域都可以使用的解決方案，將是單細胞測序技術商品化的關鍵。”

在完成工業化之后，臨床需求最為迫切的腫瘤應該會成為單細胞測序技術最先突破的領域。樊榮教授期望單細胞測序技術能夠成為像PCR一樣日常使用的測序工具，能夠從科研工具成為早期篩查或臨床伴隨診斷方案工具，實現真正的臨床轉化。

十二年前，為了讓科學切實救治生命，樊榮教授從化學研究領域跨入到生物學領域。為使單細胞測序技術與CAR-T療法真正實現臨床轉化付出了巨大的努力，如今，他初心不忘，告誡學生：“在精準醫療領域想要創立一個成功的公司，個人利益只是一小部分，真正應該做的是為患者謀取最大利益。”