嵌合抗原受體修飾T細胞治療前列腺癌的研究進展

尤祥云，向振東，易成，張滿，喻俊峰△

在歐美國家，前列腺癌（prostate cancer，PCa）是男性常見的惡性腫瘤，其發病率在男性中居首位，病死率僅次于肺癌和結直腸癌［1］。在我國，男性癌癥中前列腺癌發病率和病死率增長最快［2］。目前，臨床上多采用阻斷雄激素及其信號通路的方法來治療晚期前列腺癌，然而在這種雄激素剝奪治療（androgen deprivation therapy，ADT）18～30個月后，大多數患者會進展為去勢抵抗性前列腺癌（castration resistant prostate cancer，CRPC）［3］。CRPC 階段的前列腺癌治療手段有限，預后較差。免疫治療是一種全新的治療方式，通過調節人體免疫系統達到殺傷腫瘤細胞的目的，可在一定程度上改善部分前列腺癌患者的預后［4］。其中，嵌合抗原受體修飾T細胞（chimeric antigen receptor modification T cells，CART）在治療急、慢性淋巴細胞白血病和非霍奇金淋巴瘤等血液系統惡性腫瘤治療中已經取得了顯著的臨床療效［5］。本文就CAR-T在前列腺癌中的最新研究進展作一綜述，以期為臨床提供參考。

1 CAR-T的結構與功能

CAR-T指通過基因工程融合技術，使患者T細胞表面表達特定的抗原受體，以此來識別靶細胞上特異性抗原，從而發揮抗腫瘤作用的一種免疫治療方法［6］。CAR-T一般由細胞外抗原識別區、跨膜區和細胞內信號轉導區3部分組成，細胞外抗原識別區是CAR-T特異性識別腫瘤抗原的基礎，由單鏈可變區序列（single chain variable fragment，scFv）組成，可以特異性地識別腫瘤相關抗原（tumor associated antigen，TAA），對腫瘤細胞的殺傷繞過了抗原遞呈階段而不涉及主要組織相容性復合體（major histocompatibility complex，MHC）；跨膜區通常由T細胞抗原受體分化簇（cluster of differentiation，CD）3ζ、CD8、CD28等構成，能修復T細胞表面的scFv并將信號轉導到細胞，在T細胞的活化過程中起著重要作用；胞內信號區的主要作用是激活T細胞，常用的分子為CD3、CD28、CD27、CD137等［7］。

目前，CAR結構研究已經到了第4代。第1代CAR的結構是在細胞外抗原識別區scFv的基礎上引入了CD3作為細胞外抗原識別區，這些CAR結構允許T細胞活化，但由于缺乏共刺激分子，其抗腫瘤活性并不高，在血液循環中的持續時間不夠長［8］；第2代CAR在第1代的基礎上加入了如CD28或CD137共刺激分子結構域，提高了CAR-T在人體內對抗腫瘤組織微環境及腫瘤殺傷能力［9］；第3代CAR能夠搭載多個共刺激分子結構域，使得CAR-T的增殖活性和細胞因子釋放量均明顯增加，能有效延長其在體內的生存時間［10］；第4代CAR具有共刺激分子結構域和促炎因子，如白細胞介素（interleukin，IL）-2，另外在第3代CAR結構的基礎上進行了其他改進，如通過增加編碼CAR的基因及其啟動子的載體以提高其效應［11］。然而，目前CAR結構雖然已研究到第4代，但主要應用研究方向是在血液系統，在前列腺癌中的治療還停留在第2代和第3代。

2 前列腺TAA在前列腺癌CAR-T治療中的應用

前列腺TAA的鑒定是開發有效CAR-T治療的第一步，理想的TAA應是僅在癌細胞中特異性表達，使CAR-T在腫瘤組織可產生特異性免疫反應而不損傷正常組織［12］。前列腺癌細胞表達的TAA有前列腺特異性膜抗原（prostate specific membrane antigen，PSMA）、前列腺干細胞抗原（prostate stem cell antigen，PSCA）、前列腺特異性抗原（prostate specific antigen，PSA）及前列腺酸性磷酸酶（prostate acid phosphatase，PAP），故可將前列腺TAA作為前列腺癌CAR-T治療中誘導免疫應答的靶點［13］。

2.1 PSMA PSMA是一種跨膜糖蛋白，在前列腺組織中高表達，在乳腺、腎、結腸和肝細胞中僅少量表達［14］。研究顯示，PSMA在前列腺癌中的表達水平隨著前列腺癌Gleeson評分的增加而升高，在CRPC中尤為突出，是前列腺癌患者不良預后的預測因素［15］。PSMA在CAR-T治療中的作用越來越突出。Zuccolotto等［16］用PC3-PIP細胞構建小鼠前列腺癌模型，用以PSMA為靶點的第2代CAR-T細胞進行治療，通過定量生物熒光法檢測發現，經過CAR-T輸注治療1周后治療組（其CAR-T含有識別PSMA的scFv）小鼠瘤體體積不再增大，治療組小鼠中位生存期較對照組（CAR-T不含有識別PSMA的scFv）明顯延長。Ma等［17］用PC-3細胞構建小鼠前列腺癌模型，對比了普通T細胞、以PSMA為靶點的第1代和第2代CAR-T治療前列腺癌的效果：在體外實驗中發現，第2代CAR-T治療的抗原誘導效應、T細胞活化增殖作用和T細胞毒性作用均高于第1代CAR-T和普通T細胞；在裸鼠皮下成瘤的動物體內實驗中，用第2代CAR-T治療的小鼠在27 d后75%的小鼠（6/8）皮下移植瘤基本消失，治療效果明顯優于第1代CAR-T（1/8）和普通T細胞（0/8）治療方案。

免疫反應的抑制會減弱CAR-T治療效果，例如轉化生長因子-β（transforming growth factor-β，TGF-β）有促進腫瘤細胞遷移和招募調節性T細胞（regulator cell，Treg）等抑制免疫細胞功能的作用。Zhang等［18］用慢病毒轉染方法開發了以PSMA為靶點的CAR-T，其CAR結構中含有抗TGF-β的基因，可防止TGF-β產生免疫抑制，結果亦顯示CAR-T顯著提高了T細胞對腫瘤的殺傷作用并削弱了腫瘤細胞的侵襲能力。

程序性細胞死亡蛋白-1（programmed death-1，PD-1）及其配體（PD-L1）也會抑制免疫細胞的激活。Serganova等［19］用Myc-CaP細胞構建了小鼠前列腺癌模型，通過以PSMA為靶點的第2代CAR-T聯合PD-1抗體進行治療，結果顯示不表達PSMA的前列腺癌模型組腫瘤繼續進展，而表達PSMA的前列腺癌模型組腫瘤生長受到抑制，表明CAR-T細胞治療具有靶點抗原依賴性，CAR-T聯合其他免疫治療方案可增強前列腺癌治療效果。

IL-2能刺激活化的T細胞增殖，增強機體的免疫應答。Junghans等［20］在一項Ⅰ期臨床試驗中，對5例患者進行以PSMA為靶點的CAR-T細胞治療，并連續4周注射低劑量IL-2［75 000 IU/（kg·d）］，結果顯示血清IL-2水平越高，CAR-T的抗腫瘤作用越強，其中2例患者血清PSA水平分別降低50%和70%，另外3例患者也獲得部分緩解。此外，另一臨床前試驗研究中使用了第2代基于CD28的以PSMA為靶點的CAR-T治療，4例患者中有1例病情穩定，無進展生存＞6個月，1例無影像學進展＞16個月，還有2例患者CAR-T細胞治療無效且病情有進展［21］。

PSMA是前列腺癌免疫治療研究的重要靶點，將CAR-T治療與其他治療方案結合的聯合治療方案能夠發揮更好的抗前列腺癌作用。

2.2 PSCA PSCA是一種在前列腺癌細胞中特異性表達的細胞表面糖蛋白，其在癌組織中的表達水平隨著前列腺癌的進展而逐漸升高，在前列腺癌骨轉移中100%表達［22］。由于PSCA在前列腺組織中表達的特異性且其不會釋放入血液，因此成為前列腺癌靶向治療的重要靶點。Hillerdal等［23］用慢病毒轉染方法開發了以PSCA為靶點的第3代CAR-T，并應用于小鼠前列腺癌模型的治療中，在體外實驗中發現CAR-T與靶細胞PSCA特異性結合后分泌大量IL-2和干擾素（interferon，INF），并可有效殺傷腫瘤細胞；在體內實驗中發現，實驗組（其腫瘤細胞表達PSCA）相對于對照組（其腫瘤細胞不表達PSCA），CAR-T治療能有效減緩腫瘤體積的增長速度，小鼠總生存期明顯延長。Priceman等［24］采用以PSCA為靶點的第2代CAR-T治療PC-3和DU145細胞構建的小鼠前列腺癌細胞模型，發現含CD137共刺激分子的CAR-T對腫瘤抗原誘導效應和T細胞活化增殖作用比含CD28共刺激分子的CAR-T高，且兩者在抗腫瘤的作用相近時，含CD137共刺激分子的CAR-T細胞對T細胞的耗竭程度更小；在來自CRPC患者的移植瘤模型中發現，含CD137共刺激分子的CAR-T治療抗腫瘤作用更強。目前，以PSCA為靶點的CAR-T治療的機制研究雖然越來越深入，但多還停留在細胞和動物實驗階段，其臨床效果還待進一步探討。

2.3 PSA PSA是前列腺癌最常見的生物標志物，由前列腺囊泡和導管上皮細胞分泌，可在前列腺組織、血清和精液中檢測到［25］。正常情況下，血清PSA水平極低，在前列腺組織結構受到破壞（如前列腺增生擠壓或前列腺癌腫瘤細胞破壞）時，PSA由前列腺腺泡通過毛細血管進入血液［26］。CAR-T治療中，PSA具有前列腺組織特異性，是將藥物遞送到腫瘤組織良好靶點。然而，由于在前列腺組織結構受到破壞時血清中也可能存在PSA，如何避免CAR-T作用于血清中的正常細胞仍然是一個難題。Mikolajczyk等［27］研究表明，游離前列腺特異性抗原（free prostate specific antigen，fPSA）有良性前列腺特異性抗原、非活性前列腺特異性抗原和PSA前體（pro-prostate specific antigen，pro-PSA）3種亞型，其中pro-PSA在前列腺癌細胞中的表達水平較其他2種亞型更高，有望成為CAR-T細胞治療前列腺癌較為合適的靶點。

2.4 PAP PAP是前列腺癌的另一種腫瘤標志物，在前列腺癌細胞中分泌明顯增多。研究顯示，前列腺癌骨轉移的患者PAP表達水平顯著升高，與PSA相比PAP可準確判斷前列腺癌的微轉移，并可作為CRPC患者的免疫治療靶點［7］。然而，PAP不僅在前列腺癌和前列腺癌組織中表達，在小腸癌、胰腺內分泌癌和膀胱癌中也有一定量表達，因此以PAP為靶點的CAR-T細胞治療的特異性較差。

2.5 其他 部分在前列腺組織中特異性表達的蛋白或者肽類也可作為前列腺癌CAR-T細胞治療中誘導免疫應答的靶點。Tsavaler等［28］研究顯示，瞬時受體蛋白（transient receptor potential，Trp）-p8在前列腺癌和其他惡性腫瘤中表達均上調，有可能作為前列腺癌治療的良好靶點。另外，上皮特異性黏附分子（epithelial cell adhesion molecule，EpCAM）大量表達于快速增長的上皮性或上皮源性腫瘤組織中，已成為腫瘤早期診斷和免疫靶向治療的候選分子。目前，在前列腺癌CAR-T細胞治療的研究中，第2代以EpCAM為靶點的CAR-T的臨床前試驗研究（NCT03013712）正在進行中。

3 展望

CAR-T在前列腺癌的治療中仍然面臨著許多挑戰，如CAR-T一旦進入腫瘤通常會面臨缺乏營養和氧氣、pH值低、高鉀等不利的腫瘤免疫微環境（tumor micro environment，TME）［29］。更好地設計和完善CAR-T的細胞結構來抵消TME的影響是CAR-T細胞改進和突破的一個重要方向。目前，第4代CAR-T可通過增加編碼CAR的基因及其啟動子的載體誘導表達IL-8或IL-2來改變TME，增強療效［30］。另外，CAR-T治療還存在細胞因子釋放綜合征（cytokine release syndrome，CRS）、神經毒性以及過敏反應等毒性反應［31-32］。因此，CAR-T聯合其他免疫療法或多類型CAR-T聯合治療以減少其毒性反應也是未來的研究發展趨勢。