CAR-T细胞疗法：肿瘤治疗的颠覆者

长长的路

本文转载自《源正细胞》；编译：ShaozuYang

Resources: CAR-T celltherapy: a game changer in cancer treatment;Journal of Immunology research,2016,1-11

CAR-T cell therapy，A game changer in cancertreatment

前 言

传统的肿瘤治疗方式：化疗、放疗及其近年如火如荼发展的单克隆抗体、小分子抑制剂等在肿瘤患者治疗中的巨大差异及较高的复发率，正面临着严峻的挑战。

二十年前，Gross及其同事首次证明基因修饰的T细胞在对抗肿瘤细胞中的效果，从而奠定了CAR-T细胞治疗的基础。

第一代CAR-T以融合scFV和CD3ζ 来修饰T细胞，尽管在体外动物模型研究中取得了鼓舞人心的效果，但靶向FR的CAR-T治疗卵巢癌患者效果欠佳，14例患者均没有观察到肿瘤负荷的下降，在共刺激信号缺乏的时候，第一代CAR-T容易导至T细胞无能和激活诱导的细胞死亡(AICD)；

此后一系列研究开始开发整合共刺激信号的第二代CAR-T技术，显示出巨大的治疗潜力，尤其是针对B细胞表面的CD19分子的CAR-T治疗，对于难治性B细胞淋巴瘤的效果尤为明显。

在近几年，针对新型分子和免疫学研究的进展为T细胞治疗提供了良好的基础，通过良好的CAR-T的设计、T细胞生产的优化及针对患者采用良好的预处理方法，这些进展都在为新的肿瘤联合治疗开辟新的路径。

图1：TCR与CAR元件的识别与激活

TCR由二硫键链接的αβ亚基的异二聚体与恒定的CD3链组成的复合体，TCR识别通过MHC分子呈递的细胞内和细胞外蛋白。 CD28分子通过其配体CD80/CD86，在IL-2和其他细胞因子的参与下激活，传递第二信号.绝大多数血液性肿瘤表达共刺激分子，但在肿瘤微环境中，实体瘤通常缺乏此类分子。

CARs属于一类单克隆抗体上的scFv段与一个或多个T细胞受体内单个信号域(TM)结合的融合蛋白，CARs通过MHC非限制性的方式识别表面抗原，第一代CARs 信号主要通过CD3 ζ传导，第二代CARs包含有共刺激分子如：CD28，4-1BB，OX4，CD27，ICOS。

T细胞治疗现状

T细胞过继治疗首次用于人体肿瘤的是应用捐献者的淋巴细胞(DLI)回输，用于一名骨髓移植后复发的髓性血液肿瘤患者，进一步的研究证明扩增的肿瘤浸润细胞(TIL)能够使大的血管转移性的黑色素瘤得到完全的、持续的缓解，对血液中循环肿瘤细胞(CTC)的监测也表明ACT治疗取得临床效果。然而此类治疗主要依赖于内源性的T细胞组份。

近来的技术发展表现在：采用逆转录病毒或质粒载体来修饰的基因工程T细胞技术，通过大量的靶向T细胞(CART或TCRT)的产生来攻击肿瘤细胞，主要比较如下图。

截止到2015年底，全球共有近8000名患者入组clinicaltrials注册的200多个临床试验，约85%的临床试验在美国和中国开展，大约65%的研究为靶向血液型肿瘤，CD19仍然是通用的血液型B细胞肿瘤的靶点抗原。目前在研的其他靶点抗原主要包括：CD20、CD22、CD30、ROR1、k轻链、CD123、CD33、CD133、CD138等。

图2：如图显示为截止2015年12月在http://clinicaltrial.gov/上的ACT治疗试验(关键词为：T细胞、肿瘤)，200多例临床试验注册，约40%为CAR-T细胞试验，65%的研究集中在血液肿瘤。从PBMS中分离未经修饰/微小处理的T细胞治疗：TILs，15%；DLI,10%；病毒或抗原特异性T细胞，10%。

影响CAR-T细胞治疗的疗效的因素

临床数据表明在T细胞的扩增与持续存在，是CAR-T治疗中获得肿瘤有效清除的关键因素，除此之外：CAR-T的设计、回输中T细胞组成比例、肿瘤类型、肿瘤微环境和患者的预处理情况都影响着后续的治疗效果。

Savoldo及其同事采用第一代和第二代CAR-T细胞的混合组份治疗6名淋巴瘤患者证明了引入共刺激分子信号的重要性，临床试验表明包含CD28分子的CAR-T经历快速的扩增，但随之下降，而4-1BB分子信号能够使CAR-T持续存在。

在淋巴瘤的鼠动物模型中研究发现，CAR-T细胞中初始T细胞的组份不同，呈现出来的治疗效果不同，病毒转导的记忆性T细胞呈现更好的扩增潜力，

对于实体瘤的治疗，挑战依然巨大，它们所处的微环境不利于T细胞的生长，从而导至T细胞在此环境中无能。

图3：图示为CAR-T细胞治疗涉及到的制造与运送环节。(a)首先从捐献者或者患者收集外周血(PBMCs)，(b)运送到GMP实验室，在偶联CD3和CD28抗体磁珠的介入下分离并激活；(c)表达CAR的病毒转导修饰T细胞，(d) 激活的T细胞在体外经过10-14天培养扩增达到治疗级别的细胞数，(e)移除磁珠，(f)包装或冷藏用于回输，在CAR-T细胞回输之前对患者进行有条件的化疗预处理。

影响CAR-T治疗的安全性因素

鉴于CAR-T治疗的巨大潜力，此种治疗的应用同样也会有很大的毒副作用。

主要体现在：威胁生命的细胞因子释放综合征(CRS)和巨噬细胞激活综合征(MAS)、靶向/脱靶毒性、神经系统毒性、肿瘤溶解综合征。

CRS和神经系统毒性在B细胞血液病治疗中常见，大多数病例可以治疗和逆转。应用单克隆抗体tocilizumab可以阻断IL-6的激活、减轻炎症反应，从而缓解CRS和MAS。

靶向/脱靶毒性首次在应用 CAIX的CAR-T治疗肾细胞癌的患者中首次报道，数例患者经历的严重的肝毒性反应最后停止治疗。第1例致死的副反应发生在应用靶向ERBB2/HER2的CAR-T细胞治疗结肠癌患者，此例患者发生了严重的呼吸窘迫综合症，在治疗5天后，死于多器官功能衰竭。

前 景

1.过继性基因修饰T细胞治疗肿瘤是一个革命性的方法，前景无限，目前有效性在如下血液肿瘤中治疗中得到证明：ALL,CLL,DLBCL,FL及多种黑色素瘤。

2.针对实体性肿瘤的治疗，I期临床数据呈现良好的数据：主要包括过表达mesothelin，HER2，EGFR等神经母细胞瘤。

3.挑战依然存在：提高CAR-T细胞在非血液性肿瘤中的特异性、有效性和安全性，同时采用联合免疫调节剂来治疗会对肿瘤治疗开辟一条新的途径。

4.CAR-T细胞治疗技术的商业化道路必须考虑，且费用患者可以承担。工业化生产的T细胞依赖于自动化技术的实现。当前采用的集中的T细胞制造中心是否可以考虑去中心化，最好是在治疗中心进行CAR-T细胞的生产。

5.基因修饰技术，T细胞筛选，扩增技术，安全和有效的病毒和非病毒载体的发展将进一步促进T细胞基因治疗的整合，最后，克服现有枷锁，在自动化环境下，开发通用的，可上市的，异体T细胞治疗药物将大大提高细胞生产的效率。

来源: 源正细胞/ShaozuYang