嵌合抗原受體T細胞治療的心臟毒性研究進展

孫潔 陳欣

1天津醫科大學一中心臨床學院（天津300070）；2天津市第一中心醫院心內科（天津300192）

嵌合抗原受體（chimeric antigen receptor，CAR）T 細胞是過繼性T 細胞的一種，作為一種新型免疫療法，成為腫瘤治療的研究熱點。特別是CD19 CAR-T 細胞在復發∕難治（relapsed or refractory，R∕R）血液惡性腫瘤的顯著療效，引起了極大的關注［1-2］。目前FDA已批準多個CD19 CAR-T細胞應用于R∕R 血液病治療：Axicabtagene ciloleucel 用于治療成人R∕R彌漫大B細胞淋巴瘤（diffuse large B-cell lymphoma，DLBCL）；Tisagenlecucel 用于治療R∕R兒童∕年輕成人B 細胞急性淋巴細胞白血病（acute lymphoblastic leukemia，ALL）；以及Tecartus 用于治療R∕R套細胞淋巴瘤（mantle cell lymphoma，MCL）。近年來，CAR-T 細胞的臨床試驗急劇增加，各種CAR-T 細胞產品正在開發中，如探索用于其他血液系腫瘤［3］，治療實體腫瘤［4-5］，同時靶向多種抗原的治療方法［6］等。這對腫瘤免疫治療領域具有劃時代意義。

然而，臨床中CAR-T 細胞療法帶來嚴重的治療相關毒性卻是不容忽視的，目前報道最多的是細胞因子釋放綜合征（cytokine release syndrome，CRS）和神經毒性，還有可能威脅生命的心血管毒性，其機制、臨床表現及治療逐漸得到重視，及早預測、診斷和管理心血管毒性事件是至關重要的。本文對目前關于CAR-T 細胞療法心臟毒性的研究進展作了綜述，以期最大限度地提高CAR-T細胞治療的心血管安全性，使更多的患者受益。

1 CAR-T 細胞療法介紹

首先提取患者自身T 細胞，再通過基因工程重組T 細胞以識別腫瘤細胞表達的腫瘤相關抗原TAA（tumor associated antigen，TAA），然后體外快速增殖以產生治療量CAR-T 細胞，最后回輸患者體內。CAR 分子包括胞外的結合區域［能特異性識別靶抗原的單鏈可變區片段（single chain variable fragment，scFv）］、鉸鏈區、跨膜區和胞內的信號段。CAR 蛋白對TAA 的識別是以一種MHC-非依賴性方式進行的。CAR-T 細胞的scFv 片段與靶細胞TAA 結合，形成一個效應功能所必需的非經典免疫突觸。然后再通過穿孔素∕顆粒酶途徑、Fas∕FasL 途徑以及釋放細胞因子等來介導其抗腫瘤作用［7］。

2 心臟毒性的臨床表現及影響因素

由于目前文獻資料的缺乏，心血管毒性的定義尚不明確。迄今為止，觀察到的不良心血管事件主要有：心律失常，包括竇性心動過速、房顫、QT 間期延長、室上性心動過速及非持續室性心動過速等［8-12］；低血壓、左心室收縮功能障礙、休克，急性冠脈綜合征［11］和心臟驟停［10］。

BURSTEIN 等［8］及FITZGERALD 等［9］評估了CAR-T 細胞治療在兒童和青年人群中的不良心血管反應。心血管功能障礙定義為需要使用藥物支持的顯著低血壓。研究發現發熱伴隨心動過速，低血壓的發生也晚于發熱。顯著低血壓患者均有較高級別的CRS。并且至少41%患者住院期間出現了新的左心室功能障礙（并非所有患者都進行了超聲心動圖檢查）。治療前未成熟細胞計數＞25%或先前存在的心功能障礙是心血管功能障礙的危險因素。

ALVI 等［10］及LEFEBVRE 等［11］分別對接受CD19 CAR-T 治療的成年患者的心血管毒性進行了回顧性研究。ALVI 等研究定義：心臟毒性為射血分數降低或肌鈣蛋白升高。心血管事件包括心律失常、失代償性心力衰竭和心血管死亡。而LEFEBVRE 等研究定義的主要不良心血管事件包括心血管死亡、癥狀性心力衰竭、急性冠狀動脈綜合征、缺血性中風和新發心律失常。定義事件的發生率分別為12%和15%，均有心臟死亡事件發生。研究均發現CRS 級別（≥2 級）是不良心血管事件的風險變量。此外，ALVI 等［10］研究發現CAR-T 細胞輸注后肌鈣蛋白升高和從CRS 開始到Tocilizumab 給藥的時間延長均與發生心血管事件的風險增加有關。CRS 的嚴重程度、肌鈣蛋白的升高和心血管事件的發生之間存在密切關系。肌鈣蛋白水平被認為是腫瘤患者心肌細胞損傷的可靠指標，研究發現肌鈣蛋白的增加與低血壓和心動過速有關。在LEFEBVRE 等［11］的研究中還發現血管風險高及多病共存的患者CAR-T 治療的不良心血管事件風險更高。

3 心臟毒性的發病機制

心臟毒性可能的發生機制有多種說法，如CRS、脫靶效應、交叉免疫反應、腫瘤溶解綜合征、T 細胞受體錯配、毒物代謝產物和其他特殊機制［13-17］。但是CAR-T 細胞治療后出現的心臟毒性到底是其對心臟的直接損害還是間接毒性目前未知。

3.1 直接毒性脫靶效應：脫靶效應是指未能達到預先設定的目標，有所偏移的現象。CAR-T 細胞所識別的抗原并非腫瘤細胞獨有，它們與非腫瘤組織的相同靶抗原接觸時便會引起脫靶效應。例如在CAR-T 治療轉移性腎癌和轉移性結直腸癌等相關的臨床試驗［18-19］中，證實CAR- T 細胞攻擊了部分表達靶抗原的正常組織，直接造成正常組織損傷。CD19 抗原在R∕R B-ALL 和DLBCL 的腫瘤細胞以及正常B 淋巴細胞表面都有表達，CD19 CAR-T 細胞在對腫瘤細胞殺傷過程中，有可能發生脫靶效應而損傷心臟細胞［20］。

交叉免疫反應：在LINETTE 等［21］報告了兩名心臟篩查正常的黑色素瘤患者接受T 細胞免疫療法后發生心源性休克并死亡的病例，尸檢結果顯示心肌嚴重受損，病理學顯示T 細胞浸潤，但組織中未檢測到MAGE-A3（一種超過76%的黑色素瘤患者都表達的腫瘤抗原）表達。進一步研究證實這些T 細胞識別了一種不相關的肌聯蛋白——一種存在于心臟中的大型橫紋肌蛋白，而導致心肌細胞的損傷。即使靶抗原與正常組織抗原不同，部分序列或結構上的相似性也有可能觸發交叉免疫反應。雖然目前在CAR-T 的臨床應用中還未有類似報道，但基于兩種治療技術相似性，不可排除這種潛在的心肌損傷機制。

穿孔素∕顆粒酶途徑：穿孔素∕顆粒酶通路是快速、有效和特異的CAR-T細胞誘導靶細胞裂解的關鍵［7］。CAR-T 細胞能釋放穿孔素，并在腫瘤細胞膜上打孔，讓顆粒酶B進入靶細胞，進而激活caspase 3-gasdermin E（GSDME）通路，引起細胞焦亡［22］。在治療中外周血中短時間大量釋放的穿孔素、顆粒酶是否會浸潤心肌造成損害也有待證實。

3.2 間接毒性臨床研究發現CRS 分級與心血管毒性事件的發生呈正相關［8-11］。由此認為心臟毒性的發生可能是CRS 的副產物引起。CRS 是大量細胞因子（IL-1，IL-6，IL-8，IL-10，IL-12，TNF-α，IFN-α，MCP-1，MIP-1 等）釋放引起的臨床綜合征，一種影響心、腦、肺等多個器官的全身性炎癥。劉育英等［22］通過動物實驗證明了CRS 的機制：GSDME通路介導細胞焦亡，釋放相關因子促進巨噬細胞gasdermin D（GSDMD）裂解，導致細胞因子的釋放和隨后的CRS。GIAVRIDIS 等［23］及NORELLI 等通過小鼠模型證實IL-1、Il -6 細胞因子是由巨噬細胞、單核細胞釋放。還發現誘導型一氧化氮合成酶iNOS 上調是IL-1 和IL-6 誘導嚴重CRS 的機制，并發現低血壓是由一氧化氮（NO）引起的。心功能障礙據可能是一個類似于膿毒癥期間應激性心肌病的過程［24］；還可能與IL-6 有關，IL-6 被認為是感染和炎癥狀態下心肌抑制的中介。ALVI 等［10］研究發現從CRS開始到托珠單抗（Tocilizumab）給藥的時間（每延遲12 小時不良心血管事件發生風險增加1.7倍），進一步驗證了IL-6在心臟毒性中的作用。

接受CAR-T 細胞療法的R∕R B-ALL 和DLBCL患者，通常之前接受過基于蒽環類的多輪化療，蒽環類藥物對心肌有急性損害和遲發的與劑量有關的心肌損傷反應；此外，在輸注CAR-T 細胞之前，患者接受氟達拉濱聯合環磷酰胺的預處理方案以減輕腫瘤負荷；而環磷酰胺本身就有心血管毒性，特別是心力衰竭和左室功能障礙［25］。而且，部分患者曾經接受過造血干細胞移植治療。再者，接受CAR-T治療的老年患者可能已經患有心血管疾病。發生CRS 后大量靜脈輸液，導致容量超負荷而引起心功能障礙。目前觀點認為心功能障礙的發作可能是急性和嚴重的，但通常是可逆的［8-9，24］。

4 預防策略

CAR-T 細胞治療的心血管毒性管理目前還沒有標準化。目前倫敦大學學院醫院的Cardio-Oncology 建立了一個心臟篩查和監測項目。該項目要求所有患者在治療前、治療中及3 個月隨訪時都要接受心功能風險評估，包括肌鈣蛋白、BNP、12 導聯心電圖、超聲心動圖檢查，必要時還需進行CMR 成像以了解患者心功能。隨著CAR-T 細胞治療擴展到更廣泛的患者群體，有必要在治療前進行評估及分級管理。期待此項目得到廣泛使用，以更好的證明增加心臟監測在患者CAR-T 細胞治療的預防、管理及預后方面的效用。

目前認為CRS 的嚴重程度與治療時的疾病負擔和較高的CAR-T 細胞輸注量有關，而不良心血管事件又和CRS 的分級呈正相關。即凡是影響CRS 進展的因素均可能增加不良心血管事件的風險。因而CRS 的診斷和分級至關重要，但早期CRS 分級多種，它們之間缺乏共識和存在顯著的差異性。最近，美國移植和細胞治療協會發布了CRS 的一致分級［6］，可采用統一的分級標準。

目前對CRS 的管理未形成指南規范，在輸注CAR-T 細胞后，密切的臨床觀察和血流動力學監測是早期發現CRS 的必要條件。發熱、心動過速和低血壓通常是CRS 的最初癥狀。目前認為監測C 反應蛋白和鐵蛋白可有助于及時發現CRS，但需注意與基線進行對比，并除外感染的可能。CRS的嚴重程度取決于低血壓和缺氧［6］。為了減少低血壓的發生，在治療前停止或盡量減少降壓藥物的使用。低血壓是左心室功能障礙的至關重要的標志［8］。如果血壓在擴容后沒有改善，就要進行血管加壓素治療，并用超聲心動圖、肌鈣蛋白和BNP 進行評估。早期液體擴容對CRS 和相關低血壓的治療至關重要。根據臨床情況控制液體容量，以減少心衰的風險。在血流動力學不穩定、心臟生物標記顯著升高或嚴重左室功能障礙（左室射血分數＜40%）的情況下，患者通常需要轉到重癥監護病房，持續心電監護，維持足夠的灌注，積極對癥治療。

5 治療及進展

Tocilizumab（IL-6 受體拮抗劑）對于任何在CAR-T 治療中出現心臟毒性的患者，都應首先考慮使用。ALVI 等［10］研究發現早期給予Tocilizumab可顯著降低CV 事件發生率，且不妨礙CAR-T 細胞的抗腫瘤作用，但Tocilizumab 并不是對所有患者有效。BRUDNO 等［26］認為Tocilizumab 可能增加神經毒性的發生率和嚴重程度。對于給藥最佳時機尚無定論。糖皮質激素通常被用作二線藥物，因為其對CAR-T細胞的抗腫瘤活性的影響存在爭議。

Siltuximab（另一種IL-6 受體拮抗劑）理論上比Tocilizumab 和糖皮質激素有更高的親和力；而且通過直接綁定IL-6，可降低中樞神經系統的IL-6 水平，減少神經毒性。但它未通過FDA 審批。Anakinra（IL-1 受體阻斷劑）在動物實驗［23］發現可以有效地預防CRS 和神經毒性。Tocilizumab 可用于預防CRS，但對神經毒性的預防無效。在SCIDbeige 小鼠模型［23］中，NOS 抑制劑被證明可以降低CRS 的全身毒性。因此，這些藥物都有潛力用于治療CAR-T 療法的相關毒性。然而這些僅來自動物實驗，需要臨床試驗來證實Anakinra、NOS 抑制劑的真實效果。

除了藥物治療外，有研究稱血液濾過可以成功地消除CD19 CAR-T 細胞治療后嚴重的細胞因子釋放綜合征。另外減少毒性的替代方法是CAR-T 細胞工程技術的優化，在基因修飾T 細胞時加入“自殺”或誘導開關基因，以及需要雙抗原結合以確保靶向腫瘤細胞的激活［27］。伊文芳等［27］通過體外細胞實驗發現氟達拉濱及馬磷酰胺對CD19CAR-T 細胞有明顯的抑制作用，為清除CD19-CAR-T 細胞提供了新的思路。雖然這些方法很有吸引力，但它們仍處于研究階段。

6 CAR-T 細胞治療心臟腫瘤研究的展望

近年來CAR-T細胞療法在R∕R B-ALL和DLBCL的治療中取得顯著療效，并具有廣大的應用前景，但其致命的心血管毒性可能是得不償失的。仍需要大量臨床前瞻性研究，確定心臟毒性事件的真實發病率、影響因素、自然史等。需要進一步探索發病機制、病理生理改變，以便開發基于證據的干預及治療措施。另外有研究［28］證明CAR-T 細胞治療后在患者內持續存在超過10年。目前尚不清楚CAR-T 細胞循環持續的存在對免疫系統和心血管系統的長期影響，需要未來的研究來評估其長期的心血管安全性。隨著研究的深入，以期能降低心臟毒性的發生風險，提高治療的安全性和有效性。