嵌合抗原受體修飾T細(xì)胞及其免疫治療的研究進(jìn)展

鳳曉鋒

（上海交通大學(xué)生命科學(xué)技術(shù)學(xué)院，上海 200030）

1 嵌合抗原受體T細(xì)胞免疫療法

目前，手術(shù)、化療、放射性治療和靶向治療已經(jīng)成為癌癥治療中四個(gè)最主要的治療方法，但它們對(duì)于癌癥治療的效果卻一直都不盡如人意。如今隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，采用嵌合抗原受體（chimeric antigen receptors，CARs）修飾的T細(xì)胞（CAR-T細(xì)胞）治療腫瘤的方法漸漸成為了最具潛力、發(fā)展最為迅猛的癌癥治療方法。

CAR-T（Chimeric Antigen Receptor T-Cell Immunotherapy，嵌合抗原受體T細(xì)胞免疫療法）通過(guò)采集患者外周靜脈血中分離出T細(xì)胞，在多因子細(xì)胞誘導(dǎo)下大量擴(kuò)增，并引入靶向腫瘤抗原的嵌合抗原受體（CAR）。CAR的修飾可使T細(xì)胞在獲得靶向殺傷能力的同時(shí)獲得更強(qiáng)的增殖及抗凋亡的能力，其腫瘤殺傷作用的發(fā)揮也不會(huì)受到主要組織相容性復(fù)合體（MHC）的限制[1]，最后通過(guò)靜脈或皮內(nèi)注射等手段回輸入患者體內(nèi)來(lái)達(dá)到殺傷腫瘤的目的。由于該T細(xì)胞腫瘤靶向的持續(xù)擴(kuò)增能力和殺傷活性，保證了其對(duì)腫瘤細(xì)胞造成持續(xù)有效的殺傷力，從而使病人得到治愈。

2 嵌合抗原受體T細(xì)胞免疫療法的發(fā)展歷程

1989年，Gross G及其團(tuán)隊(duì)第一次提出了“嵌合受體”的概念，他將T細(xì)胞受體的可變區(qū)用單鏈抗體替代，由此得到了具有靶向性的T細(xì)胞。CARs包含了一個(gè)細(xì)胞外的抗原識(shí)別區(qū)域和一個(gè)細(xì)胞內(nèi)的信號(hào)區(qū)域?？乖R(shí)別域最常由scFv組成，它通過(guò)鉸鏈結(jié)構(gòu)域或跨膜結(jié)構(gòu)域固定在細(xì)胞上，用來(lái)結(jié)合腫瘤相關(guān)抗原（TAA）。細(xì)胞內(nèi)由激活T細(xì)胞必需的信號(hào)域組成[2]。

第一代的CARs通常使用CD3ζ信號(hào)鏈，基本解決了由于腫瘤細(xì)胞MHC丟失而引起的免疫逃逸問(wèn)題。其CAR改造的T細(xì)胞的有效性已經(jīng)有多個(gè)臨床實(shí)驗(yàn)進(jìn)行檢驗(yàn)，其中包括Lamers用抗AIX的CAR-T聯(lián)合或不聯(lián)合IL-2注射的方案治療轉(zhuǎn)移性腎透明細(xì)胞癌、Kershaw用抗葉酸a受體的CAR改造T細(xì)胞治療卵巢癌、Park用CAR改造的L1-CAM（L1細(xì)胞粘附分子，CD171）CD8+細(xì)胞過(guò)繼治療神經(jīng)母細(xì)胞瘤、Louis和Pule分別用病毒和非病毒特異的兩群GD2靶向的CAR-T細(xì)胞治療神經(jīng)母細(xì)胞瘤患者等[3]。雖然第一代的CAR-T細(xì)胞在臨床試驗(yàn)中沒(méi)有表現(xiàn)出了顯著的功效，但同時(shí)也為今后的實(shí)驗(yàn)積累了寶貴的經(jīng)驗(yàn)。

第二代和第三代的CAR-T是在第一代CAR-T的基礎(chǔ)上，增加了一個(gè)額外的刺激信號(hào)域，從而用來(lái)提高T細(xì)胞的活性、增殖量以及存活的時(shí)間。但與第一代CAR-T細(xì)胞相比，其雖然緩解了部分腫瘤，但是其副作用也增強(qiáng)了。其中患有結(jié)腸癌的病人在接受了ERBB2靶向的CAR-T（CD28/4-1BBCD3z）的治療后第5天死亡，究其原因是改造T細(xì)胞的“靶向/非腫瘤”靶向致使促炎癥性細(xì)胞因子大量釋放，引起多器官衰竭最終導(dǎo)致死亡[2]。

CAR-T對(duì)于其中細(xì)胞表面不表達(dá)靶抗原的細(xì)胞就無(wú)法對(duì)其進(jìn)行殺傷，因此Chmiclcwski設(shè)計(jì)了第四代 CAR-T-TRUCKs（T cells redirected for universal cytokine killing），他通過(guò)激活下游轉(zhuǎn)錄因子NFAT（nuclcar factor activated T cells）來(lái)誘導(dǎo)表達(dá)促炎細(xì)胞因子白介素-12，從而誘導(dǎo)其他免疫細(xì)胞清除不表達(dá)靶細(xì)胞抗原的腫瘤細(xì)胞[1]。

3 嵌合抗原受體T細(xì)胞免疫療法效果

隨著CAR-T技術(shù)不斷地更新?lián)Q代，以及技術(shù)的不斷完善和成熟。在2011年，美國(guó)賓夕法尼亞大學(xué)卡爾·朱恩（Carl H.June）教授團(tuán)隊(duì)用CAR-T療法治療慢性淋巴細(xì)胞白血病患者領(lǐng)域獲得重大突破。

2012年，年僅只有6歲的兒童白血病患者Emily在費(fèi)城兒童醫(yī)院接受了試驗(yàn)性CAR-T細(xì)胞療法。她是全世界第一位接受白血病基因改造治療的兒童，盡管在治療期間出現(xiàn)了嚴(yán)重高燒、血壓下降、肺充血等一系列副作用，但她最終還是奇跡般地恢復(fù)了健康。至今已經(jīng)過(guò)去六年，她的病情得到了治愈，成為了全球首個(gè)CAR-T細(xì)胞療法的獲益者。CAR-T細(xì)胞療法對(duì)于腫瘤良好的治療效果激勵(lì)著無(wú)數(shù)醫(yī)藥界科研工作者投身到CAR-T細(xì)胞療法的研究中，同時(shí)也增加了人們對(duì)于CAR-T細(xì)胞療法的信心。這些似乎也都預(yù)示著，免疫療法的時(shí)代已經(jīng)到來(lái)了。

2014的7月，Novartis公司的CTL019獲得美國(guó)FDA“突破性藥物”資格。在有關(guān)于CTL019項(xiàng)目的有效性方面，Novartis公司在2015年6月1日舉行的第51屆美國(guó)臨床腫瘤學(xué)學(xué)會(huì)（ASCO）年會(huì)上公布了研究結(jié)果。研究結(jié)果涉及19例可評(píng)估應(yīng)答的成人患者。通過(guò)研究發(fā)現(xiàn)，13例成人患者對(duì)CAR-T治療期間產(chǎn)生應(yīng)答。另外在這項(xiàng)研究中，2例患者在T細(xì)胞擴(kuò)增高峰期出現(xiàn)3級(jí)或3級(jí)以上細(xì)胞因子釋放綜合征（CRS）[4]。這些數(shù)據(jù)表明了CTL019對(duì)于改善特定類型B細(xì)胞淋巴瘤患者結(jié)局方面的潛在作用。

2017年8月30日，F(xiàn)DA宣布Novartis公司的CAR-T療法CTL019（商品名Kymriah）正式獲批上市，這是全球第一款獲批的CAR-T療法，用于治療難治或至少接受二線方案治療后復(fù)發(fā)的B細(xì)胞急性淋巴細(xì)胞白血病（ALL）。同年10月19日，F(xiàn)DA宣布批準(zhǔn)了Kite Pharma的CAR-T療法Yescarta（axicabtagene ciloleucel）上市，其主要治療罹患特定類型的大B細(xì)胞淋巴瘤成人患者、包括彌漫性大B細(xì)胞淋巴瘤、轉(zhuǎn)化型濾泡性淋巴瘤、原發(fā)縱隔B細(xì)胞淋巴瘤。隨著這兩款重磅CAR-T藥物的上市，也正式拉開(kāi)了CAR-T細(xì)胞治療腫瘤的序幕。

4 嵌合抗原受體T細(xì)胞免疫療法面臨的挑戰(zhàn)

CAR-T已經(jīng)在治療血液瘤所取得了矚目的成就，但是該技術(shù)也存在細(xì)胞因子釋放綜合癥和脫靶效應(yīng)等臨床應(yīng)用風(fēng)險(xiǎn)。Juno公司（曾經(jīng)CAR-T領(lǐng)域的三駕馬車之一）就因?yàn)樵陂_(kāi)展的JCAR015臨床試驗(yàn)中出現(xiàn)了5名患者出現(xiàn)了腦水腫死亡事件，而不得不終止了其JCAR015項(xiàng)目，從而落后于其兩大競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手（Novartis和Kite Pharma）。所以在關(guān)注其有效性的同時(shí)，更應(yīng)該對(duì)其安全性加以重視。即使已經(jīng)批準(zhǔn)上市的Kymriah和Yescarta也無(wú)法避免其CAR-T治療所帶來(lái)的副作用可能對(duì)患者帶來(lái)的危害。目前已知CAR-T治療可能帶來(lái)的副作用包括細(xì)胞因子釋放綜合癥（Cytokine release syndrome，CRS）、神經(jīng)毒性（Neurological toxicity）、全身性過(guò)敏反應(yīng)（Anaphylaxis）和脫靶效應(yīng)（On-target/off-tumor recognition）等。其中CRS是CAR-T細(xì)胞治療中最常見(jiàn)的副作用，嚴(yán)重的CRS可以致人死亡?，F(xiàn)在已知Kymriah的其他嚴(yán)重副作用還包括嚴(yán)重感染、低血壓、急性腎損傷、發(fā)熱和缺氧等。因此在保證CAR-T療效的同時(shí)，保證其安全性就顯得尤為重要。如今完整規(guī)范化的臨床操作、逐步增加的給藥方式以及病人的實(shí)時(shí)監(jiān)控都是行之有效的方法，它可以降低一些可以避免的臨床風(fēng)險(xiǎn)。面對(duì)脫靶效應(yīng)問(wèn)題，Kloss教授及其團(tuán)隊(duì)將CAR細(xì)胞拆分為2個(gè)部分，一條scFv的下端融合CD3ζ結(jié)構(gòu)域，另一條scFv的下端融合CD28和4-1BB結(jié)構(gòu)域；只有當(dāng)T細(xì)胞同時(shí)識(shí)別2種抗原時(shí)，才能被完全激活，從而減少了T細(xì)胞的脫靶效應(yīng)。而當(dāng)大部分患者出現(xiàn)輕度CRS副作用時(shí)可通過(guò)聯(lián)合用藥的方式得以減緩，例如使用依那西普（Etanercept）或托珠單抗（Actemra）等藥物來(lái)輔助治療某些特異性細(xì)胞因子升高所導(dǎo)致的CRS反應(yīng)。

5 結(jié)束語(yǔ)

目前，CAR-T技術(shù)尚處于發(fā)展的初期。它在治愈血液瘤方面取得了矚目的成就，但由于實(shí)體瘤復(fù)雜的微環(huán)境，它對(duì)于實(shí)體瘤中的治療效果遠(yuǎn)還沒(méi)有達(dá)到人們希望的療效。雖然現(xiàn)在CAR-T還有其治療的局限性，但是越來(lái)越多創(chuàng)新技術(shù)和想法也漸漸整合進(jìn)CAR-T細(xì)胞治療當(dāng)中來(lái)了。例如嵌合抗原受體現(xiàn)在也不僅僅用來(lái)修飾T細(xì)胞，它還可以用來(lái)修飾CIK細(xì)胞、NK細(xì)胞以及γδT細(xì)胞，一種更加通用性的謙和抗原受體框也已經(jīng)在構(gòu)建中，它最終希望可用于同時(shí)或依次靶向多種腫瘤抗原等?，F(xiàn)在CAR-T通常都是使用逆轉(zhuǎn)錄病毒或慢病毒技術(shù)感染T細(xì)胞。這種方法可導(dǎo)致CAR基因被隨機(jī)插入受體細(xì)胞的基因組中，從而可能會(huì)造成不必要的遺傳副作用。因此Sadelain博士及其團(tuán)隊(duì)嘗試使用CRISPR系統(tǒng)編輯T細(xì)胞中TRAC基因，從而把CAR基因插入到特定位置，來(lái)避免CAR基因隨機(jī)插入其造成的遺傳副作用[5]?？梢灶A(yù)見(jiàn)在未來(lái)的道路上CAR-T技術(shù)將是機(jī)遇和挑戰(zhàn)并存，CAR-T技術(shù)還蘊(yùn)藏著無(wú)窮大的潛力等待著人們?nèi)ネ诰?，治愈腫瘤的夢(mèng)想也許也并不是那么遙不可及。

[1]陳騁,李宗海.嵌合抗原受體修飾的T細(xì)胞的臨床應(yīng)用及研究進(jìn)展[J].腫瘤,2016,36(3):351-357.

[2]Holllie J.Jackson,Sarwish Raflq& Renier J.Brentjens.Driving CAR T-cells forward[J]Nature,2016(13):370-383.

[3]Curran K J,Pegram H J,Brentjens R J.Chimeric Antigen Receptors for T cell Immunotherapy: Current Understanding and Future Direction[J].Journal of Gene Medicine,2012,14(6):405-415.

[4]Stephen J.Schuster,Jakub Svoboda,Sunita Dwivedy Nasta.Phase IIa Trial of Chimeric Antigen Receptor Modified T Cells Directed Against CD19 (CTL019) in Patients with Relapsed or Refractory CD19+ Lymphomas[C].American Society of Clinical Oncology Annual Meeting,2015.

[5]Justin Eyquem,Jorge Mansilla-Soto,Theodoros Giavridis et al.Targeting a CAR to the TRAC Locus with CRISPR/Cas9 Enhances TumourRejection[J].Nature,2017,543(7643):113.