NEJM：CAR-T治疗的前世、今生和未来
2018-07-15 月下荷花 肿瘤资讯
6年前6岁的急性淋巴细胞白血病小女孩Emily在无药可医的情况下，尝试了研究性CAR-T细胞治疗，奇迹至此发生，治疗后她一直健康的生存至今。CD19 CAR T细胞治疗自此以百米速度进入公众视野和临床实践。其中CAR，即嵌合抗原受体，是该治疗的核心要素。美国June教授在NEJM杂志撰文论述了CAR-T细胞的发展简史，着重于现有CAR-T治疗的有效性和毒性作用，并展望了CAR-T治疗的未来发展与挑
6年前6岁的急性淋巴细胞白血病小女孩Emily在无药可医的情况下，尝试了研究性CAR-T细胞治疗，奇迹至此发生，治疗后她一直健康的生存至今。CD19 CAR T细胞治疗自此以百米速度进入公众视野和临床实践。其中CAR，即嵌合抗原受体，是该治疗的核心要素。美国June教授在NEJM杂志撰文论述了CAR-T细胞的发展简史，着重于现有CAR-T治疗的有效性和毒性作用，并展望了CAR-T治疗的未来发展与挑战。
癌症免疫治疗是通过增加机体对肿瘤细胞的免疫反应达到治疗癌症的目的。免疫肿瘤学作为新型治疗策略，与化疗、手术、放疗及小分子靶向药物联合，在转移癌治疗上已取得成功。免疫肿瘤学药物涵盖广泛，包括抗体、疫苗、细胞因子、溶瘤病毒、双特异分子和细胞治疗等。基因工程化T细胞是一类新的治疗药物，嵌合抗原受体（CAR）T细胞已获FDA批准治疗白血病和淋巴瘤。
免疫肿瘤学
上世纪80年代，细胞输注治疗肿瘤首次用于临床，使用的细胞是转移黑色素瘤患者自体肿瘤浸润淋巴细胞或是白血病异基因供者的淋巴细胞。上世纪90年代兴起的转基因技术促进了T细胞受体或CARs T细胞的产生。CARs是工程化受体，具有明确特异性，植入免疫效应细胞（多为T细胞）内，能增加细胞功能，这些细胞输注后可植入患者体内并进行增殖。每个CAR T细胞可杀死多个肿瘤细胞，并有促进免疫监视、预防肿瘤复发、协同肿瘤浸润淋巴细胞攻击肿瘤等作用。
免疫肿瘤学的核心挑战是，多数肿瘤抗原为自身抗原，在正常组织也可表达，因此抗肿瘤免疫反应多短暂且疗效欠佳，这是因为宿主免疫反应的进化过程中会趋向于阻止自身免疫发生，而T细胞工程恰恰可以帮助克服这种免疫耐受。
CD19 CAR-T细胞
CARs是合成受体，植入T细胞后可以直接重塑T细胞的特异性、功能和代谢。CARs 包括T细胞活化区和胞外免疫球蛋白衍生的重链与轻链，与T细胞的特异性相关。上述结构称作一代CARs，非HLA依赖性识别抗原，因其信号能力有限而不能实现持续T细胞反应。
嵌合共刺激受体，能增加T细胞增殖和抗凋亡能力，是双重信号CARs成功的基础，功能性T细胞重复抗原暴露后可有效扩增，这类受体称作二代CARs，可产生持续作用，是现代CAR-T细胞治疗的基础。
选择CD19作为靶点，是因其频繁表达于B细胞白血病和淋巴瘤，且表达程度和水平远高于其它潜在靶点，如CD20、CD22。CD19还可表达于正常B细胞，因此可致B细胞增生不良，可通过输注免疫球蛋白减轻B细胞减少对体液免疫的影响，B细胞增生不良先于机体对CAR产生的抗体反应。
2007年FDA批准研究性CD19 CAR治疗，该治疗中采用了γ逆转录病毒或慢病毒载体编码含CD28或4-1BB共刺激分子的CARs。临床研究很快显示出该药对复发难治B细胞肿瘤的有效性，而且治疗反应具有可持续性。
目前虽缺少各类CAR-T细胞治疗的头对头研究，但根据现有研究结果可得出如下结论：含有小鼠序列的药物可触发宿主免疫导致药物失效，缺少免疫原性可使CAR-T细胞持续存在，改善白血病复发生存，因此CAR设计以全人源化序列为优选。
CAR-T细胞的相关毒性
所有癌症治疗均有副反应，CAR-T细胞也不例外，其毒性主要来自靶作用，与抗体单链可变区片段的特异性和T细胞活化有关。当靶细胞被清除或植入的CAR T细胞消失后，副反应也随之消失，这与传统细胞毒化疗的脱靶毒性作用完全不同。传统化疗毒性可导致组织细胞永久性遗传学改变，甚至累及干细胞，从而影响长期临床结果。
B细胞增生不良是可预测的不良反应，因为CARs靶向的是B细胞分化抗原。临床研究显示，CD19 CARs所致的B细胞增生不良更彻底，超过了利妥昔单抗，在CAR-T细胞去除后可快速恢复。CAR所致B细胞增生不良的治疗指南不断完善，成人和儿童治疗并不相同，因为儿童具有不完全的长期存活的浆细胞和较弱的体液免疫。
CAR-T细胞治疗时，部分患者出现发热、低血氧、低血压和神经系统改变，伴明显细胞因子增高，上述改变称作细胞因子释放综合征（CRS），其发生与CD19和B细胞成熟抗原（BCMA）CARs相关。就CD19 CARs而言，CRS的严重程度与肿瘤负荷相关，甚至可发展为危胁生命的毛细血管渗漏综合征。对CAR治疗无反应患者少有CRS发作。CRS发生与T细胞活化和高水平细胞因子有关，如干扰素γ和IL-6。托珠单抗为IL-6受体拮抗剂，对严重CRS有治疗作用，已获FDA批准使用。如阻滞IL-6受体仍不能快速缓解症状，应立即糖皮质激素治疗。
所有针对CD19和BCMA的CAR T细胞治疗都具有神经毒性，双特异性抗CD19和CD3单抗blinatumomab也有类似神经毒性，因此推测神经毒性的发生与针对CD19靶抗原相关。虽然造成神经毒性的具体机制并不清楚，但毒性通常完全可逆，与癌症中枢神经系统（CNS）转移并无关系，神经毒性发作时可发生脑水肿，目前治疗仍是经验性治疗。因为CRS风险和神经毒性，FDA要求使用CAR-T细胞治疗前，医师和医院工作人员要完成副作用治疗的相关培训。
病毒载体整合进入人体也是需要关注的安全问题。目前已有超过1000例患者接受了T细胞受体或CAR调整后T细胞的治疗，尚未发生肿瘤转化。
其它类型CAR治疗
CD19 CAR-T治疗是目前最成功、也是最广为人知的CAR-T治疗，从中可得出一些结果：B细胞增生不良说明CAR-T细胞也可对正常组织造成损害，虽然CD19 CAR-T治疗的这一副作用并不危胁生命，但其它靶点的其它副作用可能会危胁生命；CD19 CAR-T治疗完全缓解后复发时CD19阴性，说明存在抗原逃逸；靶向CD19的有效性优于CD20和CD22，提示高密度CAR靶点表达疗效更优；一些髓外疾病，如后腹膜或CNS白血病，对治疗无反应，缺少髓外疾病反应率的正式评估数据；不清楚为什么急性淋巴细胞白血病的CD19 CAR-T治疗反应明显优于慢性淋巴细胞白血病或非霍奇金淋巴瘤，疾病部位、肿瘤微环境和宿主T细胞功能可能与之相关。
CAR治疗对B细胞肿瘤的有效性为其它恶性血液肿瘤的治疗提供了范例，现已开始探讨治疗多发性骨髓瘤的CAR靶点，如kappa轻链、CD138、Lewis Y抗原、BCMA、CS1 、CD38和整合素β，其中靶向BCMA的研究结果很好。急性髓系白血病的CAR靶点也在探讨中，包括CD33、CLEC12A、CD44v6、EMR2、Tim3、CD70、Lewis Y抗原、CD123和叶酸受体β，其中CD123 CAR-T细胞可导致致死性并发症，因此需要谨慎评估此靶点。对缺少类似CD19这样优质靶点的疾病，同时靶向≥2个抗原，对减少抗原逃逸、同时不加重毒性有一定作用。
细胞工程与合成生物学
遗传工程与合成生物学的联合与发展为制造更强功能的T细胞提供了可能：组合靶点T细胞，可识别2种抗原，增加了治疗的有效性和安全性；工程化T细胞可作为载体进入肿瘤微环境；通过可控式自杀开关进一步改善T细胞的使用安全性；核酸酶为T细胞基因敲除或转基因提供了新方法。总之，技术的发展与整合，为更强功能细胞的发展提供了无限可能。
挑战与未来
CD19 CAR-T细胞是首个获得商业批准的转基因治疗。遗传工程化T细胞作为癌症精准治疗，其中最重要的科学挑战是CAR-T细胞如何治疗实体瘤，目前最突出的例子就是颅内使用IL13RαCAR T细胞治疗多发脑恶性胶质瘤，使肿瘤显著退缩，但在其它实体瘤的治疗上仍处于探索阶段，不但要疗效显著，同时还要预防或减少相关副作用。
自体CAR-T细胞治疗的巨大花费和治疗复杂性使其广泛应用受限。目前已通过多种基因编辑技术发展出普遍适用的CAR-T细胞，并在几名急性前B淋巴细胞白血病患儿中治疗成功，但普遍适用T细胞面临的最大挑战是如何避免宿主抗移植物反应和移植物抗宿主反应。采用人类胚胎干细胞和可诱导多潜能干细胞作为T细胞来源，采用多种技术有可能生产出具有多种优秀特质的T细胞，包括抗原特异性、无同种异体反应、组织相容性和功能增强。
细胞治疗亦可用于其它疾病治疗，如自身免疫病、感染、炎症、退行性病变、伤口愈合和纤维化等，均可能从工程化效应T细胞或调节性T细胞治疗中获益。现全球有超过250个有关CAR治疗的研究，多数集中在美国和中国，少部分在欧洲和日本。总之，CD19 CAR-T细胞治疗肿瘤的获批，促进了工程化细胞治疗其它疾病的转化。
原是出处：
Carl H. June and Michel Sadelain. Chimeric Antigen Receptor Therapy. NEJM. June 2018.
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