时间:2023-05-24 来源：原创/投稿/转载作者：管理员点击:
CAR-T 细胞转化研究的巨大成功推动了其商业化，但继续扩大 CAR-T 在癌症免疫疗法领域的应用范围和影响，仍然面临一系列十分具有挑战性的阻碍。
嵌合抗原受体 T 细胞 (CAR-T) 疗法的经过三十余年的发展，已经彻底改变了癌症的范式。嵌合抗原受体 （CAR，Chimeric Antigen Receptor)是一种人工设计合成的基因工程化的受体，通过将肿瘤特异性的结合域与 T 细胞激活信号相融合，赋予了 T 细胞不依赖于 MHC 的肿瘤特异性细胞毒性。
CAR-T 疗法的大致过程包括如下步骤：提取患者的 T 细胞并在体外进行基因改造让其表达 CARs，经过扩增之后转输回患者体内，以介导对肿瘤的根除。
经过几十年的临床前研究，CAR-T 细胞靶向 CD19 (一种在大多数 B 细胞恶性肿瘤中保守表达的B细胞抗原) 已经取得了显着的临床疗效。CD19-CAR-T 细胞的成功推动了这类疗法的商业化，但挖掘 CAR-T 疗法的全部潜力还需要科学研究分持续进步，以克服原发性耐药与继发性耐药性，并解决与经济上的可负担性和疾病类型的可扩展性相关的实际挑战 (图1)。
除了在惰性淋巴瘤中的成功临床试验之外，Kalos 等人还在《科学转化医学》(Science Translational Medicine)上发表了一篇关于CAR-T 在慢性淋巴细胞白血病 (CLL) 患者中治疗试验的早期报告。这些研究表明，CD19-CAR-T 细胞可以诱导持久的抗肿瘤反应，并建立 CAR+ 记忆 T 细胞。随后在儿童和成人急性淋巴细胞白血病 (ALL) 的研究结果显示，CD19-CAR-T 细胞疗法对患者非常敏感，这推动了全球合作努力，以集中生产和大规模确认结果。
一项在儿科患者和年轻群体中测试 CD19-CAR -T 细胞的 2期多机构试验报告称，在体外 T 细胞工程化取得成功并且临床状态允许其等待 T 细胞产品生产过程的患者群体中，CAR-T 输注后 3个月内患者的总体缓解率高达 81%。其优异表现直接推动了美国食品和药物管理局(FDA)于2017年批准Tisagenlecleucel（Kymriah）。这是一种 CD19 特异性的 4-1BB-ζ CAR，用于治疗儿童和年轻人的复发或难治性 CD19+ B 细胞 ALL。此后不久，FDA 又批准了Axicabtagene ciloleucel(Yescarta)，Yescarta 也是一种 CD19 特异性 CD28-ζ CAR，初期主要用于治疗难治性大 B 细胞淋巴瘤。在针对成年人的 2期多机构研究中，54% 的患者在接受 Yescarta 注射后显示出完全缓解。
因此，自 Kalos 等人的研究发表以来的 8 年里，该领域又经历了迅速的发展，因此 FDA 也批准了多款用于治疗血液恶性肿瘤的 CAR-T 细胞疗法。在此之前，个性化和工程化细胞产品的商业化长期存在巨大阻碍，但如今上市后提供的更大规模的临床数据，将有助于加强对这些治疗方法成功或失败相关因素的理解。
剖析 CAR-T 疗法持久性临床反应的驱动因素，目前仍然是一大挑战。关于 CAR-T 细胞扩增、持续性和临床反应之间的关系的研究报告各不相同。来自慢性淋巴系白细胞 （CLL ）的经验表明，CAR-T 细胞的体内扩增与 CAR-T 疗法持久性和临床反应密切相关。对大 B 细胞淋巴瘤的研究也表明，CAR-T 细胞的扩增与临床反应高度相关。在幼儿急性 ALL 中， Tisagenlecleucel的 2期研究却并未显示反应者和无反应者之间CAR-T 细胞扩增的差异，但持久性确实与持续的临床反应相关。
受体的淋巴耗竭对于输注后允许稳态 CAR-T 细胞扩增至关重要。在接受环磷酰胺为基础的淋巴细胞清除的非霍奇金淋巴瘤患者中，CAR-T 细胞扩增和临床结果的比较显示，添加氟达拉滨后，CAR-T 细胞扩增和临床结果更优 (8%的临床反应比50%的临床反应）。尽管在 CAR-T 细胞转化的早期阶段，不同治疗机构之间调的节方案差异很大，但环磷酰胺和氟达拉滨为基础的方案如今是淋巴细胞清除的标准方案。
CAR 的设计和固有特性，都会影响 CAR-T 细胞的扩增和持久性。第二代 CAR 结合了 CD3-ζ 信号域和共刺激域(通常是 CD28 或 4-1BB)，目前仍然是临床应用中最常见的结构，但采用 CD28 和 4-1BB 的 CAR-T 却表现出不同的动力学特性。CD28 可以更快地扩增 CAR-T 细胞，并可能更快地清除肿瘤细胞，这一点已经得到临床前模型的证明，研究人员通过剂量滴定确定了两种 CAR-T 的疗效差异。然而，共刺激信号也会影响 CAR-T 细胞的持久性和耗竭。慢性 CAR 信号传导模型表明，4-1BB 共刺激可以改善 T 细胞耗竭，这也解释了为什么携带 4-1BB 的 CAR-T 细胞比携带 CD28 的 CAR-T 细胞更持久。第三代 CAR 包括具有两个共刺激结构域，研究人员指望两个结构域能够提供更强的共刺激，但第三代 CAR 尚未表现出比第二代 CAR 更好的临床特性。
关于 CAR-T 细胞的持久性，实际上疾病类型也会影响临床结果。研究表明，含有 4-1BB 的 CAR-T 细胞的持久性与 B-ALL 的持续临床缓解相关。携带 CD28 的 CAR-T 细胞不能实现长期持续性，对淋巴瘤有效，但对 ALL 无效。我们预计，减少 CAR-T 细胞的持久性可能是有效的，甚至是理想的治疗急性髓性白血病 (AML)。CAR-T 细胞的许多 AML 靶点都是为临床转化而准备的，但在造血干细胞和祖细胞上表达保守，因此 CAR-T 的长期持续存在可能并不是理想模式。理想的 CAR-T 细胞特性可能应该因疾病而异，因而不太可能出现一种结构可以作为所有恶性肿瘤的最佳治疗方法。
多年来积累的临床经验，促进了标准化的临床指南，也使得CAR-T细胞疗法的安全性得以提高。细胞因子释放综合征（CRS）和免疫效应细胞相关神经毒性综合征 (ICANS) 的范围从轻微到危及生命都已经成为 CAR-T 细胞介导的主要毒性，其毒性风险与疾病负担相当。CRS 目前可以使用靶向 IL-6R 的抗体 Tocilizumab 进行治疗，尽管其他细胞因子也参与其中。当这些疗法还处在临床转化的早期时，专家们尚不清楚阻断 CRS 是否同时也会破坏 CAR-T 细胞的功效，因此这种干预通常被推迟到细胞毒性的后期。此后的研究表明，托珠单抗或类固醇不是影响临床反应率的独立变量，因此使用这些药物来管理 CAR-T 细胞相关毒性已被放开。两种评估 CAR-T 毒性的临床管理算法已被建立，这些工具允许更多的中心安全地提供这种新兴细胞免疫治疗。
尽管 ALL 患者 CAR-T 细胞治疗后的初始临床缓解率高达 90%，但延长随访后患者的生存率明显较低。在之前提到的 2期儿童 ALL 研究中，尽管输注后 3个月的总缓解率约为 81%，但 12个月的无事件生存率降至 50%。在本研究中的 16例可评估的复发患者中，有 15例患者的复发原因是出现了缺乏 CD19 的白血病癌细胞，从而逃脱了 CD19-CAR-T 细胞的识别。CD19 阴性的复发肿瘤的机制研究，则描述了缺乏对 CAR 结合至关重要的外显子的选择性剪接异构体，包括 CAR 的识别表位或参与表面表达的蛋白质的丢失。患者还会经历与骨髓转化和 CD19 丢失相关的复发。未来的研究工作，应该集中在更精确的疾病免疫谱，以量化抗原密度，识别具有阈值以下 CD19 表达的小亚克隆，或变异外显子突变，这些方面的进展可以帮助我们识别赋予免疫逃逸风险增加的预测性生物标志物。
CD19 阴性 B 细胞白血病复发的现象，已促使研究者靶向替代性的 B 细胞抗原。其中的一项重大进展已经在 B-ALL 患者治疗中取得了成功，在某些情况下这些患者在使用 CD22-CAR-T 细胞之前，已经接受过 CD19-CAR-T 细胞治疗。当患者接受生物活性剂量的 CD22-CAR-T 细胞时，其临床缓解率达到了达到了 73%。临床缓解率与 CD19-CAR-T 细胞相当，但研究人员也观察到了抗原重塑和 CD22 的下调。因此，利用 CD19/CD22 或 CD19/CD20 双重靶向策略开发 CAR-T 细胞的临床前研究，已经证明了双重靶向策略的巨大前景。与此同时，研究双特异性靶向 CAR-T 以规避抗原下调的临床试验，也正在进行之中。在难治性霍奇金淋巴瘤中靶向 CD30 等替代抗原的努力；AML 中的 CD33、CD123 和 FLT3 和 BCMA 治疗多发性骨髓瘤的研究也正在进行中，这些有前景的药物仍处于临床转化的早期阶段。
将 CAR-T 细胞应用于实体肿瘤的研究正在如火如荼的研究之中，但与 CD19-CAR-T 细胞在血液癌症中的治疗效果相比，CAR-T 在实体肿瘤中的预想效果尚未实现。实体瘤的临床反应受限的原因包括：CAR-T 细胞运输受限、T 细胞功能障碍 (T 细胞耗竭)、恶性肿瘤微环境介导的外源性T细胞抑制，以及抗原异质性等。在肿瘤细胞上高表达而在正常组织上不表达或低于阈值表达的合适抗原的鉴定，也一直充满挑战性。利用新一代 CAR 设计和瘤内注射以增强 CAR-T 细胞治疗实体瘤的疗效的临床测试正在进行当中。值得注意的是，IL- 13Rα2 特异性 CAR - T 细胞在胶质母细胞瘤患者中实现了 7.5个月的颅内肿瘤消退。该结果表明，在实体瘤中可能需要改变剂量策略和递送策略，该研究也激发了CAR-T 细胞治疗实体瘤的希望。
CAR 的基本结构是模块化的，这就允许我们对单链可变片段 (scFv)、scFv 内的柔性连接子、激活域、间隔器和跨膜域分别进行靶向修饰，从而有针对性地改善 CAR 的性能，以提高 CAR-T 的治疗效果。目前还处于研发之中的新型工程化策略，也将允许 CAR-T 细胞整合新的功能，包括 CAR-T 介导的细胞因子递送、检查点阻断分子的分泌、T 细胞耗竭的调节和可调节的“开/关”开关。此外，精确基因编辑工具也可被用于开发新的 CAR-T 细胞产品，包括 CRISPR 介导的消除 CAR-T 细胞的内源性 TCR 以防止移植物抗宿主病，并助力生产更不容易被宿主免疫系统排斥的 CAR-T 细胞。迄今为止，大多数处于临床研究的 CAR-T 细胞产品，都使用了混合的 T 细胞群体，而且这在个体之间存在显着差异。目前正在研究可变 T 细胞亚群组成的后果，以确定是否可以识别特定的亚群和有效的亚群。
尽管与 CAR-T 细胞疗法优化还存在多个方面的科学挑战，但让这些新兴疗法变得更实惠和更易获取也是同样紧迫的需求。CAR-T 疗法从单个学术中心发展而来，目前已经演变成为集中型的商业分布模式。CAR-T 治疗产品的价格很高，Axicabtagene coleucel 的治疗费用为 37.3万美元，而 Tisagenleucel 为 47.5万美元。尽管 CAR-T 细胞在急性淋巴细胞白血病中有时可以替代干细胞移植疗法，但 CAR-T 细胞治疗通常被用作移植的前置疗法，这就会导致两种昂贵的治疗方法的费用迭加。预计生产过程的改进和成本的降低，可能最终会导致 CAR-T 疗法价格的降低以及可及性的提高。生产现货型 CAR-T 细胞产品，目前仍处于早期临床试验阶段，这个方向是解决制造复杂性和个性化 CAR-T 细胞产品高成本的另一种富有前景的策略。
CAR-T 细胞疗法在十年内从学术中心的研究迅速转化为商业化的全球生产，这是转化医学领域的非凡的成功。未来的科学和临床进展，将使这些治疗方法惠及更多的患者。释放这种有效疗法的全部治疗潜力取决于我们对血液病癌症和实体瘤原发性和继发性耐药基础的理解，利用 CAR 工程改进的下一代产品的开发，以及克服与成本和可扩展性相关的主要障碍。