嵌合抗原受體在腫瘤免疫治療中的應用和挑戰

徐盛龍

【摘要】腫瘤因其發病機理不明確，患病致死率高，治療極其困難。傳統治療方法均存在毒副作用大，藥物作用靶點不清晰，腫瘤復發率高等問題。隨著腫瘤生物學和免疫學的不斷發展，免疫治療成為腫瘤治療新方向。本文對腫瘤免疫治療方案進行探討，重點分析嵌合抗原受體在腫瘤治療中的應用，歸納總結嵌合抗原受體的研究進展和前景。

【關鍵詞】腫瘤;免疫治療;嵌合抗原受體

【中圖分類號】R730.51 【文獻標識碼】A

Progress of the application and challenge of Chimeric Antigen receptor in tumor immunotherapy

XU Shenglong

（Nan Jing Medical University， Jiang Su， Nan Jing 210000）

【Abstract】Because of the Ambiguity of the pathogenesis of Tumor and the high mortality rate， the treatment is extremely difficult.There are many problems in traditional therapy could not avoid problems like toxic and side effects， unclear target of drug action and high recurrence rate of tumor.With the development of tumor biology and immunology， immunotherapy has become a new direction of tumor therapy.This review focus on the application of Chimeric Antigen receptor in the treatment of cancer， and summarize the progress and prospect of Chimeric Antigen receptor.

【Key words】Cancer; Immunotherapy; Chimeric Antigen receptor

1 CAR細胞免疫療法原理

1.1 CAR的結構

CAR分子的結構包括胞外抗原識別、跨膜和包內信號轉導結構域。胞外結構域來自單克隆抗體的可變區，稱為單鏈可變片段（ single chain variable fragment，scFv）。scFv不經過主要組織相容性復合體，而是直接特異性識別腫瘤相關抗原，從而不受自身抗原呈遞[1]。跨膜（鉸鏈）結構域可含有IgG4、CD3、CD4、CD7、CD8和CD28等蛋白分子，將胞內、外結構域進行連接[2]。胞內結構域為T細胞受體TCR/CD3ζ鏈或免疫球蛋白Fc受體FcεRIγ鏈，具有ITAM，能夠接受抗原信號并發出活化信號，發揮信號轉導功能[3]，引起T細胞的增殖和活化。

1.2 CAR-T細胞免疫治療原理

T細胞主要執行細胞免疫和免疫應答，是人體中重要的免疫細胞。在T細胞發育的過程中，只有在胸腺中經過陽性選擇，才能獲得識別抗原信號的能力，但同時也受到自身MHC分子提呈能力的限制，即具有MHC限制性。在腫瘤等微環境中，抗原提呈細胞和共刺激分子無法正常表達，從而腫瘤細胞的抗原信號無法被T細胞識別。因此，不能正常活化的T細胞會對腫瘤組織產生免疫耐受，最終導致腫瘤的擴散[4]。通過基因工程可將胞外抗原識別結構域，跨膜結構域和胞內信號轉導結構域進行重組，形成CAR的基本骨架，并在體外通過逆轉錄病毒、慢病毒等將CAR基因導入患者的T細胞內。經過進一步篩選和體外增殖，形成CAR-T細胞。CAR-T細胞具備靶向識別功能，能夠繞開抗原提呈細胞，激活自身并分泌細胞因子殺傷靶細胞，因此克服了MHC限制性，可以在腫瘤微環境中正常活化，從而達到治療腫瘤的目的。

2 嵌合抗原受體治療研發面臨的挑戰

2.1 細胞因子釋放綜合征（cytokine release syndrome，CRS）

CRS是指使用CAR-T細胞治療可能使患者血清炎癥因子水平急劇升高，導致患者出現發熱、低血壓、低氧血癥和器官功能障礙等病癥的現象。其發生機制為：CAR-T細胞在胞內信號域的作用下的CAR-T細胞短時間內急劇增殖、活化，分泌大量的炎癥因子，如白細胞介素-6、白細胞介素-10和α-腫瘤壞死因子等，產生炎癥因子毒性反應[5]。CAR-T細胞治療的中樞神經毒性多與炎癥因子風暴同時出現，推測是高水平的炎癥因子進入并損害腦內環境所致。

2.2 移植物抗宿主病（graft versus host disease，GVHD）

目前認為移植物中所含有的成熟T細胞是導致GVHD的免疫活性細胞。臨床研究證明GVHD的嚴重度與植入骨髓中T細胞數目密切相關，移植物中T細胞識別的抗原主要為HLA-I及n類抗原，移植物與宿主兩者之間抗原的差別包括：（1）HLA配型不符時，主要組織相容性抗原的差別;（2）當HLA-A，B，C，D/DR配型相符時，次要組織相容性抗原的差別。這種差別造成輸入的移植物T淋巴細胞識別宿主所表達的非己抗原而激活，產生CTL細胞造成組織、器官損傷，這種損傷可經預處理如全身放療、化療和T細胞激活過程所產生的過量炎癥細胞因子而加重。

2.3 免疫逃逸機制

在臨床應用上，CAR-T細胞對血液系統腫瘤，難治性淋巴細胞白血病和非霍奇金淋巴瘤療效顯著，但對實體瘤療效欠佳。同時，脫靶效應、中樞神經毒性等問題導致CAR-T治療失敗以及治療后復發的比例偏高。正常B細胞的發育伴隨著CD19的表達，且CD19在B細胞惡性腫瘤上高表達，但在B細胞譜系外無表達。因此，特異性地靶向CD19的CAR-T細胞能有效治療B細胞惡性腫瘤，包括復發或難治性B-ALL、慢性淋巴細胞白血病和淋巴瘤。但由于大多數B-ALL也高表達CD22，臨床上仍有部分患者在經過CAR-T細胞治療后仍有復發的情況出現，這與CD22的表達減少有關，該抗原逃逸成為B-ALL的獲得性耐藥的機制之一[6]。同樣地，CAR-T細胞治療實體瘤易發生抗原逃逸造成的脫靶效應以靶向B細胞成熟抗原的CAR-T細胞為例，這類CAR-T細胞對多發性骨髓瘤的療效顯著，但仍有部分患者在治療后復發，原因可能是腫瘤細胞表達BCMA減少造成的脫靶效應[7]。

2.4 CAR-NK面臨與CAR-T類似的轉染困境

CAR-NK面臨與CAR-T類似的轉染困境基因的穩定轉染是實現效應細胞穩定表達CAR的前提。和T細胞相比，NK細胞的轉染同樣存在著障礙，傳統的電穿孔法和脂質體轉染在NK細胞上效率低下，因此多數使用逆轉錄病毒和慢病毒載體[8]。研究報道，用電穿孔的方法轉導CD19/20-CAR的效率不足10%，而用慢病毒轉染外周血和臍帶血來源NK細胞的效率分別為8%～16%和12%～73%。在另一項研究中，以逆轉錄病毒為載體，CD19-CAR在原代NK細胞中的轉染效率能夠達到43%～93%。研發新的載體，特別是針對NK細胞的特點研制出具有更高轉染效率和安全性的載體是CAR-NK未來能在臨床推廣的關鍵。近年來，微環DNA、裸DNA、多聚物及分子偶連體等非病毒載體發展迅速，有望有所突破。另一主流的研究方向選擇使用NK細胞系代替原代NK細胞，以彌補原代細胞擴增和轉染方面的局限性[9]。

3 最新進展與展望

3.1 多靶點CAR-T治療

針對抗原逃逸問題，研究者們也在嘗試開發靶向多種腫瘤抗原，如CD19/CD22的CAR-T細胞，以同時識別CD19和CD22，針對B-ALL有較好的療效。多靶點治療在克服抗原免疫逃逸和提升CAR-T細胞的活性及存活時間兩方面均體現出顯著成效[10]。目前已開展的針對淋巴瘤的多靶點CAR-T臨床試驗如表1。

4 總結

近年來，免疫治療技術成為應用研究和臨床實踐的前沿研究領域，CAR-T治療的出現為難治淋巴瘤患者帶來新的選擇，然而CAR-T細胞治療在療效高的同時也存在并發癥多、制備時間長、價格昂貴的不足。CAR-NK細胞療法相較于CAR-T細胞療法顯示出很多優勢，并且很多臨床前研究已經證明CAR-NK細胞不僅在血液學腫瘤的治療中極具潛力，而且在實體瘤的治療上療效也十分可觀。但是，目前CAR-NK細胞療法的研究還十分局限于臨床前研究.因此我們尚不明確CAR-NK細胞療法的療效及可能的不良反應。但通過對CAR-NK細胞療法的不懈研究，相信目前存在的問題得到解決，嵌合抗原受體會成為腫瘤免疫治療的一個有力的策略。

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