CAR-T细胞的研究进展

 CAR-T细胞的研究进展

曹冉冉

内蒙古医科大学，呼和浩特  010110

[摘要]嵌合抗原受体T(CAR-T)细胞治疗被认为是治疗复发或难治性肿瘤，特别是血液系统恶性肿瘤的有效方法。尽管最初批准的抗CD19 CAR-T疗法取得了令人印象深刻的结果，但也经历了高复发率和耐药性等挫折，促使人们需要发现更有效的工程CAR-T细胞用于治疗。CAR-T细胞在结构和制造方面的创新导致了疗效和持久性的显著改善，特别是随着第四代CAR-T细胞的发展。与免疫调节剂配对，第四代和下一代CAR-T细胞的使用将不会因为细胞毒效应而受到限制，将成为克服肿瘤微环境的有效工具。本文综述了CAR-T细胞结构在胞外区、跨膜区和胞内区的最新变化，结合创新的制造技术和改进的细胞来源，展望了CAR-T细胞治疗的未来发展前景。

[关键词]CAR-T细胞疗法；恶性血液病；免疫治疗

随着临床试验的扩大，检查点抑制疗法已经显示出在短期内逆转复发患者CAR-T细胞耗竭的能力，并通过诱导释放转基因免疫修饰物来塑造肿瘤环境。基于这些原理的CAR-T细胞疗法被称为第四代CAR-T细胞疗法[1]。此外，除了免疫调节剂外，T细胞结合体和一些膜受体也与第二代CAR-T细胞转导，通常被称为下一代CAR-T细胞。这些CAR-T细胞不受T细胞毒性的限制，是输注后重建免疫系统的强大工具。作为到目前为止最受期待的进展，第四代和下一代CAR-T细胞被分为两类，利用分泌分子的细胞和利用膜受体的细胞。

到目前为止，修饰细胞内域的创新方法一直是几代人CAR-T细胞革命性变化的主要驱动力。仅含有CD3 ITAM片段的第一代CAR-T细胞因缺乏持久性和增殖能力而过时。第二代抗CD19 CAR-T细胞在B细胞ALL和NHL患者中显示出强大的抗肿瘤效果，并被配方为含有一个刺激表位的内域，如CD28或4-1BB[2]。探索共刺激结构域潜力的研究正在进行中，新的共刺激结构域，如ICOS和CD27，已经在临床前实验中显示出在消除肿瘤细胞方面的有效性[3]。然而，这些结构域一直被证明减少内紧张性信号，导致T细胞耗竭，在临床前和临床试验中，4-1BB发挥比CD28更大的作用。CD28共刺激结构域比4-1BB共刺激结构域反应更快，但具有4-1BB共刺激结构域的CAR-T细胞在相对缓慢的扩张后达到更高的水平[4]。此外，一项临床前试验表明，4-1BB共刺激结构域促进记忆性中医亚型的形成，而CD28共刺激结构域促进Tem亚型的形成。因此，具有4-1BB共刺激结构域的CAR-T细胞比具有CD28共刺激结构域的CAR-T细胞持续时间更长。

此外，与CD28 CAR-T共刺激结构域相比，4-1BB CAR-T共刺激结构域诱导的紧张性信号较弱，这意味着具有4-IBB共刺激结构域的CAR-T细胞的耗竭发生得比具有CD28共刺激结构域的CAR-T细胞慢[5]。然而，与CAR-T疗法相关的持久性和复发问题通常不能通过单一的共刺激领域来解决。因此，第三代CAR-T细胞被设计成具有两个共刺激结构域。临床前试验显示，该药的持久性、增殖性和抗肿瘤活性增强。在含有4-1BB和CD28内区的第三代抗CD19 CAR-T细胞的临床试验中，与第二代CAR-T细胞相比，在治疗R/R B细胞恶性肿瘤方面，初步应答率并未显示出增强的疗效。此外，对于MRD+或输注时有少量B细胞恶性肿瘤的患者，第三代CAR-T细胞表现出更好的增殖[6]。其他临床前实验发现了更多的组合，如ICOS+4-1BB、TLR2(Toll样受体2的Toll/IL-1受体结构域)+CD28和4-1BB+OX40，所有这些组合在体内和数学模型中都表现出比CD28和4-1BB共刺激结构域的组合更好的性能。尽管有这些有希望的结果，但细胞因子释放综合征(CRS)的发生率增加，这可能归因于两个共刺激结构域传递的重复信号。综上所述，第三代CAR-T细胞可能受益于结合互补的共刺激结构域。另一方面，简单地添加共刺激结构域可能会产生严重的副作用，加速CAR-T细胞的衰老。需要更多的临床试验来评估和监测由于过度激活而产生的副作用的风险，以实现第三代CAR-T细胞的最佳潜力。

TME可降低CAR-T细胞的抗肿瘤和增殖活性。在制造过程中，将编码分泌肽的序列导入T细胞，以提高CAR-T细胞对TME诱导效应的抵抗力，并激活免疫系统。当这些CAR-T细胞被激活时，该序列被转录并将免疫调节剂分泌到细胞外液中，在那里它不仅持续地刺激CAR-T细胞保持活跃并诱导T记忆细胞的形成，而且还重新激活宿主免疫系统以对重新刺激做出反应。从理论上讲，分泌蛋白的浓度与CAR-T细胞的分布及其激活程度有关；换句话说，分泌蛋白将药物准确地输送到肿瘤的TME。因此，目前的编码序列包括T细胞激活剂、细胞因子和细胞受体激动剂或抑制物。

针对B细胞标志物CD19的CAR-T细胞的临床试验已显示出对多种血液系统恶性肿瘤的明显疗效，包括ALL、慢性淋巴细胞白血病(CLL)和非霍奇金淋巴瘤(NHL)。针对B细胞成熟抗原(BCMA)的CAR-T细胞在多发性骨髓瘤(MM)中表现出活性。CAR-T细胞目前还在霍奇金淋巴瘤的临床试验和一些实体肿瘤的临床试验中进行研究。美国FDA已经批准了抗CD19 CAR-T细胞产品组织凝集素用于多发性复发或难治性儿童ALL。Tisagenlecleucel和axicabagene cilolucel都是FDA批准的弥漫性大B细胞淋巴瘤(DLBCL)亚型，遵循2个或更多先前的治疗路线。随着CAR-T细胞产品有望用于血液系统恶性肿瘤的进一步批准，CAR-T细胞有望用于越来越多的患者。

虽然CAR-T细胞临床试验已经显示出积极的结果，但严重的毒性是可能的，并可能危及生命。最常见的严重毒性是全身性炎症反应，称为细胞因子释放综合征(CRS)，其特征是高热、窦性心动过速、低血压、低氧、心功能低下和其他器官功能障碍。CRS被认为是由CAR-T细胞和其他免疫细胞释放炎性细胞因子引起的。CAR-T细胞也可引起神经毒性，这是一种异质性且鲜为人知的疾病，具有不同的临床表现和严重程度。在大多数情况下，毒性通常是可逆的并自行解决，尽管严重病例可能需要重症监护和免疫抑制治疗。已经报告了CRS和神经毒性造成的死亡，突显了这些综合征的严重性和适当干预性。

CAR-T细胞领域仍然是一个相当新的领域，同样，CAR-T细胞毒性的管理也处于早期阶段。随着更多数据的获得，毒性管理在未来几年肯定会发生重大变化。制定CRS和神经毒性的通用分级标准是建立可推广的毒性管理指南的关键一步。根据恶性肿瘤负荷和预期体内抗原刺激来定制CAR-T细胞剂量的风险适应策略应该在更大数量的患者中进行前瞻性评估。应该评估免疫抑制的不同临床阈值，最好是在随机设置下，以澄清更自由地使用免疫抑制剂是否对长期缓解率有任何影响。研究重点包括从机制上更好地理解细胞因子和其他炎性蛋白在调节毒性中的作用。改进的CAR-T细胞毒性动物模型可能在解决这一研究问题方面被证明是有价值的。应进一步开发可用于实时预测毒性严重程度和直接干预选定患者的免疫抑制的细胞因子面板。随着我们对毒性机制的了解的加深，除了tocilizumab和皮质类固醇之外的替代免疫抑制剂可能会有越来越多的临床应用。此外，临床前研究有望开发出最优的CAR结构，在保持疗效的同时将毒性效应降至最低。下一代CARS的发展可能会整合多个共刺激结构域，或者使转导的T细胞能够分泌特定的细胞因子，可能会增强抗恶性肿瘤的效果，但也可能改变预期的毒性特征。CAR-T细胞疗法越来越多地被评估用于实体肿瘤恶性肿瘤。实体肿瘤的恶性肿瘤相关抗原在某些情况下可能在正常组织中更广泛地表达，这可能增加CAR介导的对基本正常细胞的损害的可能性。CAR T细胞治疗是恶性血液病治疗的一大进步。虽然CRS和神经毒性仍然是这种疗法广泛使用的障碍，但对这些过程的病理生理学的更好理解将有助于开发免疫抑制和支持性护理的最佳策略。

[参考文献]

[1]Eshhar Z, Waks T, Gross G, Schindler DG. Specific activation and targeting of cytotoxic lymphocytes through chimeric single chains consisting of antibody-binding domains and the gamma or zeta subunits of the immunoglobulin and T-cell receptors. Proc Natl Acad Sci U S A. 1993 Jan 15;90(2):720-4.

[2]Brudno JN, Kochenderfer JN. Recent advances in CAR T-cell toxicity: Mechanisms, manifestations and management. Blood Rev. 2019 Mar;34:45-55.

[3]Holstein SA, Lunning MA. CAR T-Cell Therapy in Hematologic Malignancies: A Voyage in Progress. Clin Pharmacol Ther. 2020 Jan;107(1):112-122.

[4]Martinez M, Moon EK. CAR T Cells for Solid Tumors: New Strategies for Finding, Infiltrating, and Surviving in the Tumor Microenvironment. Front Immunol. 2019 Feb 5;10:128.

[5]Schubert ML, Schmitt M, Wang L, Ramos CA, Jordan K, Müller-Tidow C, Dreger P. Side-effect management of chimeric antigen receptor (CAR) T-cell therapy. Ann Oncol. 2021 Jan;32(1):34-48.

[6]Nair R, Westin J. CAR T-Cells. Adv Exp Med Biol. 2020;1244:215-233.