嵌合抗原受體(CAR)T細胞免疫療法來(lái)源于過(guò)繼性T細胞療法(ACT)，現在有三種形式的ACT用于癌癥治療，包括：腫瘤浸潤淋巴細胞(TILs)；T細胞受體(TCR)T細胞；CART細胞。
得益于細胞工程技術(shù)的快速進(jìn)展，使得嵌合抗原受體(CAR)T細胞免疫療法在腫瘤臨床中除頑固腫瘤外均取得了
持久的臨床療效，表現出了巨大的潛力。更令人鼓舞的是，自體T細胞工程表達嵌合抗原受體(CAR)，CD19B淋巴細胞分子近期被FDA批準用于治療頑固性前-B細胞急性淋巴細胞白血病和擴散大B細胞淋巴瘤。
2018年3月23日在Science雜志上發(fā)表的最新關(guān)于(CAR)T細胞免疫療法的綜述文章《CARTcellimmunotherapyforhumancancer》。向我們著(zhù)重介紹了CART細胞療法的前景、在實(shí)體瘤治療中的應用和在使用和商業(yè)化中出現的新差距等內容。本文將針對性探討當前CAR-T細胞療法在腫瘤研究中的進(jìn)展、機遇和挑戰。
1.TCRs療法)
TCRs包括一個(gè)α和β輕鏈與T細胞表面CD3復合物非共價(jià)結合。當TCR識別肽非共價(jià)結合抗原提呈細胞或腫瘤細胞表面的MHC時(shí)發(fā)生T細胞活化。先前開(kāi)發(fā)的用于對抗轉移性黑色素瘤的TCRT細胞免疫療法，例如結合人淋巴細胞抗原A2(HLA-A2)-來(lái)源于黑色素細胞分化抗原的限制肽的TCRs，以及具有更高親和力的TCR靶點(diǎn)MART-1的TCRs，盡管證明了療效有改善，但是也帶來(lái)了對皮膚、眼和耳蝸正常黑色素細胞的靶向損傷。但是有一半以上的治療患者卻可以避免上述腫瘤毒性，提示靶向共享抗原時(shí)，有效性與毒性之間的界線(xiàn)可能很狹窄。此外上述兩個(gè)TCRs療法伴隨著(zhù)致死性神經(jīng)和心臟毒性，與癌睪丸抗原MAGE-A3直接相關(guān)，這也進(jìn)一步突出了面臨的挑戰。
然而目前正在進(jìn)行晚期臨床評價(jià)的NY-ESO-1T細胞療法(NCT01343043)似乎帶來(lái)了新的希望。癌睪丸抗原NY-ESO-1靶向表達T細胞則表現出更高的TCR親和力，特別是對HLA-A2限制肽，并且臨床療效明顯，無(wú)毒性反應。這讓我們重新燃起了希望—對于所有共享抗原靶點(diǎn)，治療窗口可能并不那么狹窄。開(kāi)發(fā)具有特定腫瘤新抗原特異性的TCRT細胞療法，可能比共享抗原的安全性更高，但是臨床上并未進(jìn)行驗證。
2.CAR療法
CAR結合抗原結合域通常是來(lái)源于具有TCRζ鏈信號區域和包含如CD28、OX40和CD137等受體的附加共刺激區域的抗體的可變域的單鏈可變片段(scFv)。CARs克服了TCRs的一些限制，如需要MHC的表達、識別和共刺激等。CAR獨立于MHC識別限制的特性賦予了CART細胞抗腫瘤的有利基礎，因為大部分的腫瘤免疫逃逸機制均表明腫瘤細胞已經(jīng)失去了MHC-相關(guān)的抗原提呈。當前CART細胞療法的一個(gè)限制就是它們需要識別腫瘤細胞的外表面靶點(diǎn)。
B細胞惡性腫瘤—CART細胞的意外收獲
在第一代CAR設計進(jìn)行的臨床試驗中，對于多種腫瘤的治療結果均令人失望。2011年，第二代CART細胞靶向CD19和編碼共刺激結構域成為了T細胞基因改造方法治療腫瘤的模板。其特征使得CD19成為幾乎理想的靶標。它顯示出在B細胞惡性腫瘤中的常見(jiàn)性和高水平表達，而且需要人體正常B細胞的
發(fā)育，但是不表達B細胞系以外的細胞譜。采用CD19CARs成功治療的患者通常表現出顯著(zhù)的B細胞發(fā)育不良，因此CART細胞治療后的B細胞缺失，主要通過(guò)靜脈注射免疫
球蛋白的替代療法進(jìn)行改善。
早期關(guān)于CART細胞作用于其它靶點(diǎn)的試驗結果表明，CD19引發(fā)的非腫瘤交叉反應并非特例，但是可能在其它同系靶點(diǎn)中也觀(guān)察到相同反應。例如多發(fā)性骨髓瘤表達低水平CD19，采用CD19CART細胞治療也有效。正在進(jìn)行的CARs靶向B細胞成熟抗原(BCMA或CD269)的晚期骨肉瘤臨床試驗(NCT02546167)中，除了惡性骨肉瘤細胞外，表達BCMA的良性漿細胞也被清除。非腫瘤反應的耐受程度主要依賴(lài)于靶向非癌細胞的類(lèi)型。通過(guò)CD19-特異CART細胞療法，大部分白血病復發(fā)患者達到完全治愈，但也出現了兩種耐受類(lèi)型。一類(lèi)是缺失CART細胞靶向CD19抗原表位的急性白血病，導致腫瘤逃逸。全球臨床試驗中，CD-19陰性缺失變異的年輕和兒童急性白血病患者的復發(fā)率通常達到28%。另一類(lèi)是慢性淋巴細胞(CLL)白血病，CLL的耐受可能是由于CART細胞注射后的增殖失敗。
CART在B細胞之外的應用
現今CART的應用已不僅僅局限于CD19。在早期靶向多發(fā)性骨肉瘤的BCMA和急性淋巴白血病的CD22的臨床試驗中，CART細胞療法均表現出相似的抗腫瘤活性。然而，正如CD19對B細胞系一樣，BCMA和CD22也存在著(zhù)高度限制，其存在的組織會(huì )出現靶向毒性。迄今為止，靶向腫瘤相關(guān)抗原的嘗試取得的成功十分有限。
ERBB2/HER2蛋白作為酪氨酸激酶受體一員，在腫瘤中經(jīng)常過(guò)表達，也是抗體或抗體-藥物偶聯(lián)治療的確證靶點(diǎn)。首次采用CART細胞靶向治療ERBB2/HER2患者時(shí)出現了致命性的毒性。通過(guò)使用具有基于赫賽汀和CD28和4-1BB細胞內信號傳導結構域的高親和力scFV的第三代CAR，揭示出毒性主要是由于識別和殺死肺上皮細胞表達低密度的ERBB2陽(yáng)性細胞所致，引發(fā)肺衰竭和大量細胞因子釋放。含有scFv的較低劑量CART細胞療法較赫賽汀為基礎建立的CAR的親和力更低，治療骨肉瘤的安全性較好，但只有輕度的臨床活性。
靶向表達腎細胞癌碳酸酐酶IX(CAIX)抗原的第一代CART細胞療法在I期臨床試驗中也遇到了意想不到的肝毒性。原因是由于正常膽道上皮細胞CAIX抗原的低密度表達，并且在非臨床試驗中未發(fā)現該毒性。研究進(jìn)一步表明該療法具有潛在的腫瘤抗原相關(guān)的靶向非腫瘤毒性。
在臨床試驗中，CARs靶向其它共享抗原相關(guān)實(shí)體瘤包括間皮素、癌胚抗原和GD2神經(jīng)節苷脂時(shí)并未顯示出值得關(guān)注的毒性，但試驗中的臨床抗腫瘤療效也被限制到最低。GD2-特異CART細胞在臨床前試驗中隨著(zhù)抗腫瘤活性的增強出現致死性神經(jīng)毒性。局部注射靶向白介素-13受體α2的CART細胞治療多形性膠質(zhì)母細胞瘤時(shí)未出現靜脈注射的預期毒性，表明需要關(guān)注一些抗原瘤內注射給藥方式。
腫瘤微環(huán)境是ACT成功治療的另一障礙，特別是實(shí)體瘤。抑制T細胞免疫的途徑，包括腫瘤免疫檢查點(diǎn)(如PD-L1的表達)，改變腫瘤代謝微環(huán)境(如缺氧或吲哚胺-1-氧化酶和精氨酸酶的表達)，調節T細胞和抑制髓樣細胞。ACT治療后出現許多免疫和代謝檢查點(diǎn)增加，顯現出一定的耐受性。
聯(lián)合PD-1/PD-L1-抑制抗體和CD19特異CART細胞治療的臨床試驗正在進(jìn)行(如NCT02926833，NCT02650999和NCT02706405)。除了聯(lián)合其他的免疫檢查點(diǎn)抑制劑，另一種治療方式，中斷抑制途徑如轉染受體或剪切基因也正在進(jìn)行。
CART細胞療法的毒性
盡管ACT激活T細胞會(huì )導致一定程度的免疫刺激和炎癥，但是CD-19特異性，BCMA特異性和CD-22特異性CART細胞均觀(guān)察到嚴重的細胞因子釋放并發(fā)癥(CRS)。該癥狀較TIL-和TCR療法常見(jiàn)的流行性感冒樣并發(fā)癥更加嚴重。CART細胞引發(fā)的CRS嚴重程度與腫瘤負擔相關(guān)。在大部分嚴重型患者中，CRS多數表現為嗜血細胞性淋巴組織細胞增多癥和巨噬細胞活化綜合征的特征。
圖2CART細胞治療伴隨細胞因子釋放并發(fā)癥和神經(jīng)毒性(圖片來(lái)源于參考文獻)
盡管CRS是T細胞免疫療法的預期毒性，但是在臨床試驗中仍觀(guān)察到CD19和BCMA特異性CART細胞治療中出現的輕度到重度的
神經(jīng)系統癥狀。發(fā)生T細胞免疫療法介導的CRS和腦水腫的作用機制仍不太明確，部分原因是因為缺少有說(shuō)服力的動(dòng)物模型來(lái)探討重要毒性的發(fā)生機制。
通過(guò)基因工程完善T細胞基因改造
與TCRs相似，親和力改變也適用于CAR的設計中，以便增加CART細胞潛在的抗腫瘤能力和調節靶點(diǎn)的非腫瘤毒性。然而，選擇最佳的親和力也是需要反復調整的，例如臨床前試驗模型表明抗腫瘤活性的改善(但是出現嚴重的神經(jīng)毒性)與增強GD2-特異CAR結合力密切相關(guān)。
除了親和力，最重要的還要評價(jià)CAR的胞外結構域、跨膜區和信號傳導這些能改變CAR功能的影響因素。但不幸的是，幾乎沒(méi)有限定的標準可尋，CAR的設計絕大部分仍然是經(jīng)驗性的。許多案例顯示，在非臨床試驗中不能完全體現出所有的有效性和安全性，這就使得CAR的設計更加復雜化。
通用型CART細胞
盡管ACT是從異基因骨髓移植演變而來(lái)。但由于MHC所固有的障礙，ACT策略集中于自體T細胞。如果MHC的屏障清除，那么異體捐獻或“通用型”T細胞會(huì )較自體T細胞更能發(fā)揮更好的療效。源自健康供體的通用型CART細胞具有克服與腫瘤治療相關(guān)的免疫缺陷的潛力。此外，通用CART細胞療法的使用可能為簡(jiǎn)化工程細胞制造提供了機會(huì )，甚至允許生產(chǎn)“現成”ACT產(chǎn)品。與自體患者特異性T細胞相比，促進(jìn)更快速和更便宜的治療。
然而，主要的問(wèn)題仍然是該方法是否能單用發(fā)揮療效，或僅作為現今確證療法如
干細胞移植或者自體CART細胞治療的橋接作用。
基因編輯和多功能CARs
多種方法均能靶向破壞DNA雙鏈，達到插入或切除突變位點(diǎn)，使靶基因失活的作用。同源直接修復可用于在靶位點(diǎn)插入目標基因。有許多基因編碼工具，包括鋅指核酸酶、大范圍核酸酶、TALENs、復位內切核酸酶及CRISPR-Cas9核酸酶。這些技術(shù)已經(jīng)成功應用于T細胞工程?，F在該領(lǐng)域的主要問(wèn)題是細菌衍生的Cas9是否具有足夠的免疫原性以干擾CRISPR-Cas9編輯的T細胞遞送。
人類(lèi)基因編碼給清除免疫抑制提供了機遇，例如能清除CTLA-4和PD-1等的免疫抑制，增強T細胞功能，并可以避免免疫檢查點(diǎn)相關(guān)的毒性反應?；蚓幋a也被用于清除CAR的靶向基因，可能有利于靶向腫瘤相關(guān)抗原，有利于T細胞的腫瘤免疫。
CART細胞的商業(yè)化
在過(guò)去幾十年里，腫瘤免疫領(lǐng)域作為一個(gè)成功的故事被廣泛關(guān)注。然而，大多數通常都是非治愈的靶向治療，能夠延長(cháng)生病和增加癌癥患者的生存率?，F在有250多項CART臨床試驗正在進(jìn)行。值得關(guān)注的是，這些臨床試驗存在地域差異，熱衷于該研究的區域主要有中國、美國，較少的試驗在歐洲、日本和南半球(圖4)展開(kāi)。
對于有夠有效治療但不能治愈的血液惡性疾病，特別是慢性淋巴細胞性白血病(CLL)和多發(fā)性骨髓瘤，患者的經(jīng)濟負擔在明顯增加。美國最常見(jiàn)的白血病CLL，在2000年時(shí)大約有10萬(wàn)例患者，由于使用改善但不能治愈的靶向療法，例如Ibrutinib和Idelalisib，預計美國將增加至約20萬(wàn)例患者。靶向治療CLL目前不但對個(gè)人，而且對整個(gè)社會(huì )經(jīng)濟都已成為重要的經(jīng)濟負擔?，F在估計每例患者整個(gè)生命周期約花費60萬(wàn)美元，到2025年美國僅CLL治療整體花費將超過(guò)50億美元。CART細胞療法較現今的標準治療白血病和淋巴癌的方法花費更高。生產(chǎn)的高度個(gè)性化T細胞需要更大的費用，因此迫切期待降低CART細胞的生產(chǎn)成本。
未來(lái)的機遇和應用
我們值得從多個(gè)角度關(guān)注治療白血病和淋巴癌的CART細胞療法，更重要的是CART細胞療法是美國FDA首次批準的商業(yè)化基因轉染療法。由于CART細胞具有CRS風(fēng)險和神經(jīng)毒性，需要隨時(shí)進(jìn)行風(fēng)險評估和處置方案設計，因此FDA要求醫師完成不良反應處置的培訓。
開(kāi)發(fā)細胞療法的最大挑戰是，由于缺乏非臨床試驗資料，導致不能有效評估項目的安全性和有效性，不能預見(jiàn)早期臨床試驗中可能遇到的安全性問(wèn)題。盡管CART細胞療法對于治療血液惡性腫瘤的表現良好，但在實(shí)體瘤治療中仍存在許多障礙。
CART研究中的T細胞設計、基因編碼和細胞生產(chǎn)都是T細胞療法潛在的負擔。采用T細胞方法作用于其它細胞對于腫瘤免疫以外的其它疾病，如感染、器官移植和自身免疫疾病均有廣闊的研發(fā)前景。
健客－國家藥監局認證的合法網(wǎng)上藥店，致力于打造優(yōu)質(zhì)、低價(jià)、便捷的網(wǎng)上藥店和做最值得信賴(lài)的智慧健康服務(wù)平臺
關(guān)于健客 ｜
聯(lián)系我們
