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听大咖Carl June最新讲述!CAR-T疗法看这篇就够了 | 白泽专栏

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T细胞特异性杀伤肿瘤的特性为将来的肿瘤治疗带来无限可能,现今CAR-T细胞免疫疗法正处在快速发展阶段,不管是在临床前试验还是最近获批用于白血病和淋巴瘤的生物药品,CAR-T细胞疗法都是很有前景的肿瘤免疫治疗技术。近日,最新一期《Science》刊登了CAR-T细胞治疗领域的大咖Carl June的一篇综述,全面讲述了CAR-T细胞疗法的研究历程及未来面临的机遇和挑战,快来跟小编一起饱尝这顿CAR-T细胞领域的大餐吧。


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CAR-T细胞疗法研发历程


1.1  先来聊聊TCR-T疗法抗肿瘤治疗之路


临床上第一个TCR-T细胞免疫疗法应用在了转移性黑色素瘤患者中,这项试验中应用的TCR是将HLA-A2限制性多肽与黑色素细胞分化抗原MART-1相结合。后为了提高对MART-1低表达恶性细胞的识别,在此基础上又研制出了一种对MART-1抗原具有高亲和力的TCR。虽然有效率得到提高,但脱靶效应也相继而来:这种具有高亲和力的TCR靶向了皮肤、眼睛和耳蜗中正常的黑色素细胞。试验当中过半数的患者都出现了这种脱靶毒性,这也带来一个新启示:当针对肿瘤相关性抗原时,其有效率跟毒性之间真的是分不开的。


TCR疗法在开发过程中也遭受了重创。2011年,在NCI进行的靶向癌睾丸抗原MAGE-A3的TCRs治疗实体瘤的临床试验中,开始接受治疗的9例患者中有3例患者在接受治疗后立即出现严重的精神症状,其中的两例迅速陷入昏迷,并不幸去世。后续的研究表明这种MAGE-A3 TCR意外地能够与在大脑中的相关多肽MAGE-A12相结合。


直接靶向MAGE-A3 的这两种TCR疗法中出现的严重神经和心脏毒性无疑是加重了TCR免疫疗法的挑战。然而,转机来了,研究显示与HLA-A2限制性多肽亲和力更强的靶向癌睾丸抗原NY-ESO-1 TCR-T细胞显示出临床疗效,重要的是并没有出现明显的毒性。这些试验结果重新燃起了研究者的希望。目前NYESO-1 TCR-T细胞正在进行后期的临床试验评估。


1.2 CAR-T突破了TCR-T抗原识别的限制


TCR-T疗法和CAR-T疗法的制备工艺都是对患者自身的T淋巴细胞进行体外改造,然后再输注回患者体内杀伤肿瘤,但是这两种疗法识别抗原的机制却截然不同。TCR是利用α和β肽链构成的异二聚体来识别由MHC呈现在细胞表面的多肽片段。而CAR则是利用能够与特定抗原结合的抗体片段来识别肿瘤细胞表面的抗原。


从细胞表面蛋白和细胞内蛋白中获得的肽链MHC分子都可以呈递,因此TCR可以靶向更多种类的抗原,而CAR-T细胞只能靶向肿瘤细胞表面抗原。但CAR也突破了TCR-T细胞疗法上的一些限制,比如TCR-T需要MHC表达,MHC一致性和协同共刺激信号。肿瘤免疫耐受的一种重要机制就是肿瘤细胞上MHC相关的抗原呈递因子表达缺失,因此CAR-T细胞也就明显具有了重要的抗肿瘤优势


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图1 CAR与TCR结构设计


1.3 CAR-T疗法研发历程


第一代CAR-T研发出来以后很快就被投入临床,虽能看到一些特异性的细胞毒性,但在2006年进行临床试验总结时却发现疗效差强人意。究其原因,第一代CAR-T细胞在病人体内很快就会耗竭,持久性很差,以至于CAR-T细胞还没有来得及接触到大量的肿瘤细胞时就已经凋亡


在2011年,靶向CD19和编码共刺激区域的第二代CAR-T技术成为T细胞治疗的主流。CD19是正常和恶性B淋巴细胞特异性表达的表面蛋白,在B细胞发育、增殖和分化以及恶性转化中发挥重要作用。CD19在B淋巴细胞表达的特异性和在恶性肿瘤表达的广泛性,使其在治疗B淋巴细胞恶性肿瘤时颇具潜力。大部分的复发性白血病患者在接受了CD19 CAR-T治疗后达到完全缓解。但免疫耐受也同样出现了,在急性白血病患者中, CD19抗原表位缺失似乎是肿瘤免疫耐受的主要机制。这跟在TCR-T疗法中观察到的获得性抗原呈递缺陷或抗原缺失导致的抗原逃逸机制很像。成人和儿童急性白血病患者的国际性试验数据显示,CD19阴性缺失所导致的复发概率竟达到28%。目前还没有报道说CD19缺失是慢性淋巴细胞白血病耐受的原因;推测慢性淋巴细胞白血病出现耐受可能是因为CAR-T细胞输注后在体内的扩增受限。


CAR-T技术目前得到广泛应用除了CD19,靶向BCMA和CD22的CAR-T细胞治疗也相继被投入临床。早期临床试验结果显示,靶向后两种靶点在多发性骨髓瘤和急性淋巴细胞白血病中也出现了与CD19相似的抗瘤活性,跟CD19一样,这两种抗原同样在B细胞谱系中具有高度特异性。


从CAR-T细胞疗法评估其他靶点的早期临床试验结果来看,CD19的脱靶交叉反应虽并非个例,但在其他靶点中更常见。靶向BCMA或CD269的晚期骨髓瘤临床试验结果显示,除了恶性骨髓瘤细胞,表达BCMA的非恶性浆细胞也被清除了,而靶向哪种正常的组织或细胞决定了对这种脱靶毒性的耐受性。


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CAR-T疗法在实体瘤中面临的挑战


2.1 脱靶毒性


ERBB2/HER2蛋白是一种酪氨酸受体激酶,在肿瘤细胞中广泛过表达,是抗体或抗体结合剂的有效靶点。但靶向ERBB2/HER2的CAR-T疗法在第一例患者中就出现了致命的毒性。后来的第三代CAR技术的应用研究显示,这种毒性是由于低表达ERBB2的肺上皮细胞被错误识别并杀伤,导致了肺损伤和大量细胞因子释放。


靶向CAIX的第一代CAR-T细胞在肾细胞癌的I期临床试验中也遭遇了意外的肝脏毒性,这种肝毒性是由于CAIX抗原在正常胆管上皮细胞中低表达,而这种毒性在临床前试验阶段并未被发现。


靶向CEACAM5的CAR-T细胞治疗所带来的延迟呼吸毒性与T细胞扩增也表明了靶向这种抗原或许可以带来抗瘤疗效和脱靶毒性


靶向其他肿瘤相关性抗原的CARs临床试验,包括间皮素、癌胚抗原、GD2神经节苷脂,并没有显示出明显的毒性,但抗瘤活性也很小。在临床前阶段GD2 CAR-T细胞抗瘤活性增强,但也引起了非常严重的神经毒性,这加剧了接下来的挑战。


而在多形性胶质细胞瘤中局部注射靶向IL13Rα2的CAR-T细胞证实其具有抗瘤活性,而且没有发现明显的毒性。这提示直接靶向抗原进行瘤内注射或可增加治疗指数


靶向EGFRvIII的CAR-T细胞疗法相对安全,但一些患者也出现了瘤内EGFRvIII抗原缺失,这也进一步说明靶向多种抗原有利于防止抗原逃逸


肿瘤微环境也是过继性细胞免疫治疗成功应用要面临的另一道很高的门槛,尤其在实体瘤中。目前研究比较清楚的抑制T细胞免疫活性的因子包括免疫检查点、肿瘤代谢微环境的改变、调节T细胞和MSC细胞。过继细胞输注后瘤内这些免疫和代谢抑制因子的上调,意味着即将出现获得性耐受。CD19 CAR-T细胞联合PD-1/PD-L1抑制剂的临床试验目前正在进行中。此外,联合其他免疫检查点抑制剂的临床试验也在开展中


2.2 CAR-T细胞治疗的毒性反应及机制


CAR-T细胞治疗的常见毒性为严重的细胞因子释放综合征。这种综合征甚至比TIL和TCR-T细胞治疗中常见的流感样综合征更厉害。究显示,CRS的严重分级与肿瘤负荷相关。最严重的CRS会出现包括嗜血细胞性淋巴细胞病和巨噬细胞激活综合征等。


除了CRS,CD19和BCMA CAR-T细胞的临床试验中还报道了不同程度的神经并发症。CD19 CAR-T细胞引起的神经毒性大部分是可逆的。但脑水肿是CRS的一种极端形式还是另有机制还不清楚。有证据表明内皮损伤可能与导致神经毒性的炎症细胞因子有关,这大大支持了另有机制这一说法。



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