嵌合抗原受體T細(xì)胞治療實(shí)體瘤的現(xiàn)狀和挑戰(zhàn)

張 毅，劉艷粉

1)鄭州大學(xué)第一附屬醫(yī)院生物細(xì)胞治療中心和腫瘤中心 鄭州 450052 2)鄭州大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院 鄭州 450001

嵌合抗原受體T細(xì)胞(chimeric antigen receptor T cell ,CAR-T)在CD19+B細(xì)胞血液系統(tǒng)惡性腫瘤中取得了驚人的療效，美國(guó)食品及藥物管理局和歐盟均已批準(zhǔn)Kymriah(Tisagenlecleucel,曾用名為CTL019)用于治療急性淋巴細(xì)胞白血病(<25歲)和彌漫大B細(xì)胞淋巴瘤。CAR-T在血液系統(tǒng)惡性腫瘤的成功應(yīng)用進(jìn)一步促進(jìn)了CAR-T在實(shí)體瘤中應(yīng)用的研究，多項(xiàng)CAR-T治療實(shí)體瘤的臨床前研究和臨床研究正在開展。CAR-T雖然在某些實(shí)體瘤取得了一定的療效，然而，其療效并不像在血液系統(tǒng)惡性腫瘤中那樣令人滿意。至今，CAR-T治療實(shí)體瘤仍然存在諸多亟需解決的問題，如靶點(diǎn)的選擇、克服腫瘤免疫抑制微環(huán)境以及聯(lián)合治療等。本文主要介紹CAR-T治療實(shí)體瘤的研究現(xiàn)狀及所面臨的挑戰(zhàn)。

1 CAR-T治療實(shí)體瘤的現(xiàn)狀

1989年Gross等[1]提出嵌合抗原受體(chimeric antigen receptor,CAR)的概念，至今已發(fā)展至第4代CAR。目前應(yīng)用較多的是第2代CAR，其由胞外的單鏈可變區(qū)、跨膜區(qū)和胞內(nèi)的信號(hào)區(qū)3部分組成。第3代CAR胞內(nèi)部分有2個(gè)共刺激信號(hào)。第4代CAR是在第2代CAR的基礎(chǔ)上加入某些可增強(qiáng)T細(xì)胞功能的基因(如細(xì)胞因子基因)。CAR-T無主要組織相容性復(fù)合體限制性，且在體內(nèi)可以增殖，較普通T細(xì)胞具有更強(qiáng)的增殖能力及殺傷腫瘤能力。靶向CD19的CAR-T治療CD19+急性淋巴細(xì)胞白血病患者的緩解率可達(dá)到90%[2]，這肯定了CAR-T的臨床價(jià)值，也使更多的研究者致力于CAR-T治療實(shí)體瘤的研究。

Feng等[3]報(bào)道，用靶向表皮生長(zhǎng)因子受體(epidermal growth factor receptor，EGFR)的CAR-T治療11例復(fù)發(fā)難治的非小細(xì)胞肺癌患者，2例患者獲得部分緩解，5例穩(wěn)定，沒有嚴(yán)重不良事件發(fā)生。酪氨酸蛋白激酶受體A2(EphA2)在90%以上的非小細(xì)胞肺癌組織中高表達(dá)，但在正常的肺組織中卻沒有明顯的表達(dá)。Li等[4]的體外實(shí)驗(yàn)表明靶向EphA2的CAR-T可以使EphA2陽性的肺癌細(xì)胞溶解。Wei等[5]的研究表明靶向PSCA和MUC1雙靶點(diǎn)的CAR-T在體外也可殺傷肺癌細(xì)胞。

CAR-T在神經(jīng)系統(tǒng)惡性腫瘤中也取得了一定的療效。Louis等[6]用靶向GD2的CAR-T治療19例神經(jīng)母細(xì)胞瘤，3例患者獲得了完全緩解，沒有嚴(yán)重不良反應(yīng)。O′Rourke等[7]用靶向EGFRvⅢ的CAR-T治療10例膠質(zhì)母細(xì)胞瘤，1例患者持續(xù)穩(wěn)定超過18個(gè)月，沒有明顯的不良反應(yīng)。Ahmed等[8]用靶向HER2的CAR-T治療17例膠質(zhì)母細(xì)胞瘤，其中1例患者獲得部分緩解且維持超過9個(gè)月，7例患者穩(wěn)定且維持2～29個(gè)月，不良反應(yīng)可耐受，沒有劑量限制性不良反應(yīng)。Brown等[9]報(bào)道了腦室內(nèi)注射靶向IL13Ra2的CAR-T治療1例膠質(zhì)母細(xì)胞瘤的療效，患者獲得了完全緩解，且維持了7.5個(gè)月。

有學(xué)者[10]報(bào)道了1例惡性胸膜間皮瘤患者接受靶向間皮素的CAR-T治療，該患者部分緩解且維持6個(gè)月。2017年，F(xiàn)eng等[11]報(bào)道了1例膽管癌患者接受靶向EGFR的CAR-T治療后獲得8.5個(gè)月的部分緩解，隨后接受靶向CD133的CAR-T治療，又獲得了4.5個(gè)月的部分緩解。有學(xué)者[9]報(bào)道了1例膠質(zhì)母細(xì)胞瘤患者接受靶向間皮素的CAR-T治療，該患者持續(xù)穩(wěn)定維持了77 d，顯示了一定的療效。2018年，Beatty等[12]報(bào)道了6例難治性轉(zhuǎn)移性胰腺癌患者接受靶向間皮素的CAR-T治療，結(jié)果顯示2例病情穩(wěn)定，無進(jìn)展生存時(shí)間分別為3.8和5.4個(gè)月。2017年，Zhang等[13]報(bào)道用靶向CEA的CAR-T治療10例轉(zhuǎn)移性結(jié)直腸癌患者，其中7例穩(wěn)定，沒有發(fā)生嚴(yán)重的不良反應(yīng)。Ahmed等[14]用靶向HER2的CAR-T治療19例肉瘤患者，4例患者穩(wěn)定維持3～14個(gè)月。目前多項(xiàng)CAR-T治療實(shí)體瘤的臨床試驗(yàn)正在進(jìn)行中，CAR-T治療實(shí)體瘤的臨床效果見表1。

表1 CAR-T治療實(shí)體瘤的療效

PR：部分緩解；CR：部分緩解；SD：穩(wěn)定

2 CAR-T治療實(shí)體瘤的挑戰(zhàn)

CAR-T治療實(shí)體瘤取得了一定的療效，但仍然面臨很多挑戰(zhàn)，主要包括靶點(diǎn)的選擇、免疫抑制微環(huán)境的解除、聯(lián)合治療等。

2.1靶點(diǎn)的選擇目前研究較多的靶點(diǎn)有間皮素、HER2、CEA、神經(jīng)節(jié)苷酯(GD2)、EGFR等。間皮素是一種細(xì)胞表面糖蛋白，其過表達(dá)可以增強(qiáng)細(xì)胞的增殖、侵襲和轉(zhuǎn)移能力[15-17]。間皮素在惡性胸膜間皮瘤、肺癌、食管癌、胃癌、膽管癌、結(jié)腸癌、乳腺癌、卵巢癌、胰腺癌等多種腫瘤組織中過表達(dá)[18]，在正常胸膜、腹膜、心包中低表達(dá)。HER2是一種跨膜蛋白，它通過PI3K/AKT和Ras/Raf/Mek/MAPK通路調(diào)節(jié)細(xì)胞的增殖、分化和存活[19]。HER2在乳腺癌[20]、肺癌[21]、胃癌[22]、膠質(zhì)瘤[23]、胰腺癌[24]組織中高表達(dá)。Sun等[20]和Mata等[25]通過動(dòng)物實(shí)驗(yàn)證實(shí)了靶向HER2的CAR-T在乳腺癌和骨肉瘤治療中的有效性。但是，由于靶向HER2曾有致死病例，因此治療時(shí)仍要綜合評(píng)估其安全性。GD2是細(xì)胞表面的糖脂類分子，它在很多惡性腫瘤組織中過表達(dá)[26]。Louis等[6]報(bào)道了靶向GD2的CAR-T治療神經(jīng)母細(xì)胞瘤的療效。EGFR又稱ErbB-1或HER1，廣泛分布于哺乳動(dòng)物上皮細(xì)胞、成纖維細(xì)胞、膠質(zhì)細(xì)胞、角質(zhì)細(xì)胞等細(xì)胞表面，EGFR信號(hào)通路在細(xì)胞的生長(zhǎng)、增殖和分化等過程中發(fā)揮重要的作用。EGFR過表達(dá)于多種腫瘤組織中，與預(yù)后不良和存活率降低有關(guān)[27]。臨床前研究[28]表明腦內(nèi)注射靶向EGFRvⅢ的CAR-T可以顯著延長(zhǎng)膠質(zhì)瘤小鼠的生存期。另一項(xiàng)臨床前研究[29]顯示異種膠質(zhì)母細(xì)胞瘤小鼠靜脈注射靶向EGFRvⅢ的CAR-T也可以使腫瘤縮小。癌胚抗原(CEA)是一種細(xì)胞表面的糖蛋白，在多種上皮癌尤其是結(jié)直腸腺癌組織中過表達(dá)，可作為結(jié)直腸癌診斷和預(yù)后的指標(biāo)。由于CEA在正常組織中也有表達(dá)[30]，所以靶向CEA的CAR-T的安全劑量有待進(jìn)一步的研究。上皮細(xì)胞黏附分子(EpCAM)是跨膜糖蛋白，是Ca2+非依賴性上皮細(xì)胞間的黏附分子。EpCAM被認(rèn)為是腫瘤干細(xì)胞的標(biāo)志。研究[31]發(fā)現(xiàn)，靶向EpCAM的CAR-T可以延長(zhǎng)前列腺癌模型小鼠的生存期。

靶點(diǎn)的選擇是CAR-T治療實(shí)體瘤的很大挑戰(zhàn)，因?yàn)楹苌儆刑禺愋缘目乖瓋H表達(dá)于腫瘤細(xì)胞而在正常組織中無表達(dá)，這就使CAR-T治療實(shí)體瘤存在“脫靶效應(yīng)”，嚴(yán)重的甚至有致死病例報(bào)道。Morgan等[32]報(bào)道了1例結(jié)腸癌患者接受靶向HER2的CAR-T治療后死亡，其主要原因是HER2在肺血管等一些正常組織中低表達(dá)，CAR-T在殺傷腫瘤細(xì)胞的同時(shí)，對(duì)肺組織也產(chǎn)生傷害作用，引起呼吸衰竭而死亡。Lamers等[33]在針對(duì)腎細(xì)胞癌的碳酸酐酶Ⅸ(carbonic anhydrase Ⅸ，CAⅨ)的CAR-T研究中發(fā)現(xiàn)，因CAⅨ在正常胰膽管上皮、胃黏膜、小腸隱窩細(xì)胞上低表達(dá)，脫靶效應(yīng)可引起自身免疫性膽管炎和嚴(yán)重的肝損傷。為了減少脫靶效應(yīng)，增加安全性，現(xiàn)在主要從以下幾方面對(duì)CAR-T技術(shù)進(jìn)行改進(jìn)：①導(dǎo)入自殺基因，如HSV-tk、Caspase9、EGFR、CD20，在前體分子的作用下CAR-T可發(fā)生凋亡[34-37]。②制備非永久表達(dá)CAR-T，這樣可以減少對(duì)正常組織的損傷。Beatty等[10]將表達(dá)間皮素CAR的mRNA序列轉(zhuǎn)染至胰腺癌患者T細(xì)胞中,這種CAR-T僅在人體內(nèi)存在1～2個(gè)月，該患者腹腔轉(zhuǎn)移明顯好轉(zhuǎn)而未見其他臟器的損害。這種方法理論上可能會(huì)影響CAR-T的療效，還有待進(jìn)一步研究。③設(shè)計(jì)識(shí)別雙抗原的CAR-T，同時(shí)識(shí)別A抗原和B抗原才能激活CAR-T產(chǎn)生殺傷作用，使殺傷更精準(zhǔn)，避免脫靶效應(yīng)的發(fā)生[38-39]。

2.2免疫抑制微環(huán)境的解除實(shí)體瘤微環(huán)境中存在大量的纖維基質(zhì)和免疫抑制細(xì)胞，通過物理屏障和免疫屏障保護(hù)腫瘤組織，抵抗免疫細(xì)胞的攻擊[40]。克服免疫抑制微環(huán)境可以改善CAR-T的療效。免疫抑制微環(huán)境的解除途徑主要有以下幾個(gè)方面：①免疫檢查點(diǎn)。當(dāng)T細(xì)胞與腫瘤細(xì)胞接觸時(shí)，T細(xì)胞的免疫檢查點(diǎn)與腫瘤細(xì)胞上的免疫檢查點(diǎn)相結(jié)合，抑制T細(xì)胞發(fā)揮抗腫瘤功能。目前研究比較多的免疫檢查點(diǎn)主要有程序性細(xì)胞死亡因子1[40]、細(xì)胞毒性T淋巴細(xì)胞相關(guān)抗原4[41]、淋巴細(xì)胞活化基因 3 蛋白、T 細(xì)胞免疫球蛋白黏蛋白 3。針對(duì)免疫檢查抑制，CAR-T治療目前采用2種改進(jìn)策略，一種為CAR-T與免疫檢查點(diǎn)抑制劑如Nivolumab和Pembrolizumab等聯(lián)合用藥[42]，另一種為制備靶向免疫檢查點(diǎn)的CAR-T[43]。這2種方式都可以增強(qiáng)CAR-T的功能[44]。②免疫抑制分子，如TGF-β、IL-10[45]。為了克服免疫抑制分子的作用，可以改造CAR-T不表達(dá)免疫抑制分子。③免疫抑制細(xì)胞，如Tregs、髓系抑制細(xì)胞、腫瘤相關(guān)巨噬細(xì)胞(TAM)/腫瘤相關(guān)中性粒細(xì)胞。Tregs可以直接抑制CAR-T的功能，也可以通過表達(dá)免疫抑制分子抑制CAR-T的功能[46]。為了克服這種免疫抑制細(xì)胞，有研究者[47]將CAR設(shè)計(jì)為同時(shí)靶向腫瘤細(xì)胞和免疫抑制細(xì)胞的結(jié)構(gòu)。Ruella等[47]報(bào)道了靶向CD123的CAR-T同時(shí)抗霍奇金淋巴瘤和TAM的可行性。

2.3聯(lián)合治療CAR-T單獨(dú)治療實(shí)體瘤療效有限，現(xiàn)在很多學(xué)者在研究CAR-T聯(lián)合其他治療如化療、放療、免疫治療的有效性。下面介紹聯(lián)合治療的現(xiàn)狀。化療聯(lián)合CAR-T治療：化療可以改善CAR-T的療效。一些研究[48-50]表明有些化療藥如環(huán)磷酰胺、阿霉素、奧沙利鉑、氟達(dá)拉濱、吉西他濱等不僅可以減輕腫瘤負(fù)荷，還可以清除免疫抑制細(xì)胞。放療聯(lián)合CAR-T治療：放療不僅可以使放療部位腫瘤縮小，還可以使遠(yuǎn)處腫瘤縮小，有研究[51]表明這是因?yàn)榉暖熆梢栽鰪?qiáng)免疫功能。另外，放療可以使腫瘤細(xì)胞壞死，引起更多的腫瘤抗原表達(dá)，有利于CAR-T發(fā)揮抗腫瘤效應(yīng)[52]。免疫檢查點(diǎn)抑制劑聯(lián)合CAR-T治療:多項(xiàng)研究[43,53-56]證實(shí)該類聯(lián)合治療可以增強(qiáng)CAR-T的抗腫瘤效應(yīng)。

3 總結(jié)和展望

CAR-T應(yīng)用于實(shí)體瘤的研究還處于早期階段，如何增強(qiáng)CAR-T的療效是研究的熱點(diǎn)。本文介紹了CAR-T治療實(shí)體瘤的現(xiàn)狀、克服免疫抑制微環(huán)境的手段以及聯(lián)合治療的優(yōu)勢(shì)。設(shè)想未來的CAR-T是這樣的：能夠更特異地靶向腫瘤細(xì)胞，CAR-T在體內(nèi)維持時(shí)間更長(zhǎng)，功能更強(qiáng)，能夠克服免疫抑制微環(huán)境。世界各國(guó)研究者的共同努力將會(huì)推動(dòng)CAR-T在實(shí)體瘤中的應(yīng)用。