CART細(xì)胞免疫治療腫瘤的原理和臨床應(yīng)用概述

肖義軍 周谷成

(福建師范大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院 福州 350108)

靶向治療是惡性腫瘤治療研究的重要方向。不同于通常的靶向藥物治療，CAR-T細(xì)胞[嵌合抗原受體(chimeric antigen receptor, CAR)修飾的T淋巴細(xì)胞]免疫治療是一種靶向的細(xì)胞治療手段。它通過(guò)基因工程手段對(duì)T淋巴細(xì)胞進(jìn)行改造，使T淋巴細(xì)胞能夠識(shí)別在細(xì)胞膜表面表達(dá)了某些特異性膜蛋白的腫瘤細(xì)胞，并進(jìn)而與之結(jié)合而特異性殺傷腫瘤細(xì)胞。CAR-T細(xì)胞免疫療法是目前廣為看好的治療惡性腫瘤的療法之一。美國(guó)食品藥品監(jiān)督管理局(FAD)于2017年8月30日首次批準(zhǔn)了諾華公司的CAR-T細(xì)胞免疫療法Kymriah上市，主要用于治療3～25歲復(fù)發(fā)或難治性急性淋巴細(xì)胞白血??；2017年10月18日，又批準(zhǔn)另一款CAR-T細(xì)胞免疫療法Yescarta上市，用于治療淋巴瘤。中國(guó)政府也于2017年12月首次批準(zhǔn)了一項(xiàng)CAR-T細(xì)胞免疫療法進(jìn)入臨床試驗(yàn)。本文概述CAR-T細(xì)胞免疫治療腫瘤的原理及臨床應(yīng)用。

1 CAR-T細(xì)胞及其作用原理

1.1 CAR-T細(xì)胞 所謂CAR-T細(xì)胞即是在細(xì)胞表面表達(dá)膜蛋白CAR的T淋巴細(xì)胞。而CAR是一種人工合成基因表達(dá)的膜蛋白，是利用基因工程技術(shù)將能夠與腫瘤表面抗原結(jié)合的受體部分與胞內(nèi)的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)部分相結(jié)合而形成的嵌合型抗原受體。

CAR的結(jié)構(gòu)主要包括三部分：胞外抗原結(jié)合區(qū)、跨膜結(jié)構(gòu)區(qū)和胞內(nèi)信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)區(qū)。胞外抗原結(jié)合區(qū)由抗體的可變區(qū)序列(scFv)構(gòu)成，負(fù)責(zé)特異性地識(shí)別并結(jié)合腫瘤細(xì)胞表面的抗原，通過(guò)針對(duì)不同腫瘤細(xì)胞表面的特異性抗原來(lái)設(shè)計(jì)CAR的胞外抗原結(jié)合區(qū)，目前已經(jīng)設(shè)計(jì)了能識(shí)別白細(xì)胞分化表面標(biāo)記抗原CD19和CD20、表皮生長(zhǎng)因子受體(EGFR)、神經(jīng)節(jié)苷脂GD2以及跨膜表皮生長(zhǎng)因子受體家族成員(HER-2)等多種腫瘤細(xì)胞表面抗原的scFv；跨膜區(qū)負(fù)責(zé)連接胞外抗原結(jié)合區(qū)和胞內(nèi)信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)區(qū)，由同源或異源的二聚體膜蛋白組成，通過(guò)改變跨膜區(qū)的設(shè)計(jì)可以調(diào)節(jié)CAR基因的表達(dá)程度；胞內(nèi)信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)區(qū)通常采用免疫受體酪氨酸活化基序(immunoreceptor tyrosine-based activation motifs)，最常見(jiàn)的是CD3ζ和免疫球蛋白Fc受體γ鏈。對(duì)CAR結(jié)構(gòu)的研究也在不斷完善中，第1代CAR只有胞外scFv和胞內(nèi)信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)區(qū)，由于缺乏共刺激分子，T細(xì)胞不能完全被活化且在體內(nèi)持續(xù)存在的時(shí)間較短，殺傷腫瘤細(xì)胞的能力較弱，目前研究較多的是引入1個(gè)共刺激分子的第2代和2個(gè)串聯(lián)的共刺激分子的第3代CAR，也有人開(kāi)始研究增加了編碼CAR的啟動(dòng)子和自殺基因等的第4代CAR。在CAR結(jié)構(gòu)變得日益復(fù)雜的同時(shí)，CAR-T細(xì)胞特異性殺滅腫瘤細(xì)胞的活性也在不斷提高。

1.2 CAR-T細(xì)胞的作用原理 CAR的嵌入，相當(dāng)于給T細(xì)胞安裝了一個(gè)既能識(shí)別腫瘤細(xì)胞表面抗原又能激活T細(xì)胞靶向殺傷腫瘤細(xì)胞能力的抗體，使得表達(dá)CAR的T細(xì)胞可靶向殺傷腫瘤細(xì)胞。將構(gòu)建好的CAR-T細(xì)胞經(jīng)體外擴(kuò)增和純化后回輸?shù)交颊唧w內(nèi)，就可以達(dá)到在體內(nèi)精確殺傷腫瘤細(xì)胞的效果[1]。CAR-T細(xì)胞在治療腫瘤中具有以下優(yōu)勢(shì)：①靶向性強(qiáng)。CAR-T細(xì)胞利用抗原抗體結(jié)合的原理對(duì)T細(xì)胞進(jìn)行基因修飾，因此能使T細(xì)胞特異性識(shí)別和殺傷腫瘤細(xì)胞；同時(shí)，該技術(shù)還解決了因腫瘤細(xì)胞下調(diào)主要組織相容性復(fù)合體(MHC)的表達(dá)而導(dǎo)致的免疫逃逸問(wèn)題。②作用范圍廣。與傳統(tǒng)的T細(xì)胞抗原受體僅能識(shí)別加工后的多肽抗原不同，以scFv作為抗原識(shí)別區(qū)段的CAR能夠識(shí)別不同種類(lèi)的抗原，包括糖類(lèi)和脂類(lèi)等非蛋白抗原，大大擴(kuò)展了腫瘤抗原的靶點(diǎn)范圍；此外，不同的腫瘤細(xì)胞可能表達(dá)相同的腫瘤抗原，所以盡管是針對(duì)某一種腫瘤細(xì)胞表面抗原而構(gòu)建的CAR，也能夠殺傷多種腫瘤細(xì)胞。③效果持久。CAR-T細(xì)胞進(jìn)入體內(nèi)后具有自我更新的能力，部分細(xì)胞甚至能以記憶細(xì)胞的形式存在，可長(zhǎng)期在體內(nèi)存活，大大延長(zhǎng)其殺傷腫瘤細(xì)胞的時(shí)間。

2 CAR-T細(xì)胞免疫療法的臨床應(yīng)用

CAR-T細(xì)胞免疫療法目前已臨床應(yīng)用于治療某些頑固性惡性腫瘤。

2.1 在血液系統(tǒng)惡性腫瘤治療中的應(yīng)用 CAR-T細(xì)胞免疫療法目前主要應(yīng)用在治療B細(xì)胞惡性腫瘤方面。CD19是一種特異性表達(dá)于95%以上的惡性B細(xì)胞的細(xì)胞膜蛋白，因此臨床上可以利用識(shí)別CD19的CAR-T細(xì)胞特異性治療B細(xì)胞惡性腫瘤。Davila等[2]采用該療法治療了16例復(fù)發(fā)難治性急性淋巴細(xì)胞白血病(acutelymphoblastic leukemia)患者，完全緩解率達(dá)到88%。Kochenderfer等[3]公布了一項(xiàng)CAR-T細(xì)胞免疫治療39名該病患者的研究數(shù)據(jù)，完全緩解率高達(dá)92%。對(duì)于慢性淋巴細(xì)胞白血病(chronic lymphocytic leukaemia)，研究發(fā)現(xiàn)識(shí)別CD19的CAR-T細(xì)胞可在患者體內(nèi)迅速擴(kuò)增，能清除腫瘤細(xì)胞，并維持有效治療活性達(dá)6個(gè)月以上，且部分CAR-T細(xì)胞能以記憶細(xì)胞形式存在，當(dāng)其再次接觸CLL細(xì)胞時(shí)會(huì)產(chǎn)生快速反應(yīng)[4]。應(yīng)用識(shí)別CD19的CAR-T細(xì)胞治療非霍奇金淋巴瘤(non-Hodgkin’s lymphoma)患者的研究也顯示了較好的療效。目前除構(gòu)建了識(shí)別CD19的CAR-T細(xì)胞外，研究者還篩選出了針對(duì)κ免疫球蛋白輕鏈和CD20等靶標(biāo)抗原的CAR-T細(xì)胞。

2.2 在實(shí)體瘤治療中的應(yīng)用 CAR-T細(xì)胞免疫治療實(shí)體腫瘤同樣也取得較好的療效。GD2是一類(lèi)細(xì)胞膜上的糖鞘脂類(lèi)化合物，高表達(dá)于黑色素瘤、骨肉瘤、軟組織肉瘤等腫瘤細(xì)胞表面，而低表達(dá)于正常組織中。Louis等[5]應(yīng)用識(shí)別GD2的CAR-T細(xì)胞治療神經(jīng)母細(xì)胞瘤，顯示了良好療效。有研究表明，CAR-T細(xì)胞免疫療法也是治療膠質(zhì)母細(xì)胞瘤的一種可行選擇[6]；HER-2在人的某些腺癌細(xì)胞中高表達(dá)，有研究表明識(shí)別HER-2的CAR-T細(xì)胞在體外能殺傷HER-2陽(yáng)性的癌細(xì)胞，在體內(nèi)能誘導(dǎo)腫瘤消退。此外，還有以上皮黏蛋白(mucin-1)為靶點(diǎn)治療乳腺癌、以癌胚抗原(carcinoembryonic antigen)為靶點(diǎn)治療結(jié)腸癌、以前列腺特異性膜抗原(prostate specific membrane antigen)為靶點(diǎn)治療前列腺癌等的報(bào)道，多數(shù)都取得了一定的臨床效果。

但是CAR-T細(xì)胞免疫療法也存在一定的風(fēng)險(xiǎn)。例如，大多數(shù)CAR定向的靶抗原并不是腫瘤細(xì)胞獨(dú)有的膜抗原，其在正常組織中也有不同程度的表達(dá)，從而可能造成脫靶效應(yīng)。插入CAR的T細(xì)胞在患者體內(nèi)清除腫瘤細(xì)胞的同時(shí)，有可能引起細(xì)胞因子突釋綜合征等副作用。但作為一種新興的細(xì)胞免疫療法，其給腫瘤患者帶來(lái)的希望是毋庸置疑的。目前普遍的看法是，CAR-T細(xì)胞免疫療法有望成為未來(lái)很有前景的一種治療腫瘤的手段。