嵌合抗原受體在腫瘤免疫治療中的應(yīng)用和挑戰(zhàn)

徐盛龍

【摘要】腫瘤因其發(fā)病機(jī)理不明確，患病致死率高，治療極其困難。傳統(tǒng)治療方法均存在毒副作用大，藥物作用靶點(diǎn)不清晰，腫瘤復(fù)發(fā)率高等問題。隨著腫瘤生物學(xué)和免疫學(xué)的不斷發(fā)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(jìn)行探討，重點(diǎn)分析嵌合抗原受體在腫瘤治療中的應(yīng)用，歸納總結(jié)嵌合抗原受體的研究進(jìn)展和前景。

【關(guān)鍵詞】腫瘤;免疫治療;嵌合抗原受體

【中圖分類號】R730.51 【文獻(xiàn)標(biāo)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(xì)胞免疫療法原理

1.1 CAR的結(jié)構(gòu)

CAR分子的結(jié)構(gòu)包括胞外抗原識別、跨膜和包內(nèi)信號轉(zhuǎn)導(dǎo)結(jié)構(gòu)域。胞外結(jié)構(gòu)域來自單克隆抗體的可變區(qū)，稱為單鏈可變片段（ single chain variable fragment，scFv）。scFv不經(jīng)過主要組織相容性復(fù)合體，而是直接特異性識別腫瘤相關(guān)抗原，從而不受自身抗原呈遞[1]?？缒ぃㄣq鏈）結(jié)構(gòu)域可含有IgG4、CD3、CD4、CD7、CD8和CD28等蛋白分子，將胞內(nèi)、外結(jié)構(gòu)域進(jìn)行連接[2]。胞內(nèi)結(jié)構(gòu)域?yàn)門細(xì)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(fā)出活化信號，發(fā)揮信號轉(zhuǎn)導(dǎo)功能[3]，引起T細(xì)胞的增殖和活化。

1.2 CAR-T細(xì)胞免疫治療原理

T細(xì)胞主要執(zhí)行細(xì)胞免疫和免疫應(yīng)答，是人體中重要的免疫細(xì)胞。在T細(xì)胞發(fā)育的過程中，只有在胸腺中經(jīng)過陽性選擇，才能獲得識別抗原信號的能力，但同時(shí)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(huán)境中，抗原提呈細(xì)胞和共刺激分子無法正常表達(dá)，從而腫瘤細(xì)胞的抗原信號無法被T細(xì)胞識別。因此，不能正?；罨腡細(xì)胞會(huì)對腫瘤組織產(chǎn)生免疫耐受，最終導(dǎo)致腫瘤的擴(kuò)散[4]。通過基因工程可將胞外抗原識別結(jié)構(gòu)域，跨膜結(jié)構(gòu)域和胞內(nèi)信號轉(zhuǎn)導(dǎo)結(jié)構(gòu)域進(jìn)行重組，形成CAR的基本骨架，并在體外通過逆轉(zhuǎn)錄病毒、慢病毒等將CAR基因?qū)牖颊叩腡細(xì)胞內(nèi)。經(jīng)過進(jìn)一步篩選和體外增殖，形成CAR-T細(xì)胞。CAR-T細(xì)胞具備靶向識別功能，能夠繞開抗原提呈細(xì)胞，激活自身并分泌細(xì)胞因子殺傷靶細(xì)胞，因此克服了MHC限制性，可以在腫瘤微環(huán)境中正?；罨?，從而達(dá)到治療腫瘤的目的。

2 嵌合抗原受體治療研發(fā)面臨的挑戰(zhàn)

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

CRS是指使用CAR-T細(xì)胞治療可能使患者血清炎癥因子水平急劇升高，導(dǎo)致患者出現(xiàn)發(fā)熱、低血壓、低氧血癥和器官功能障礙等病癥的現(xiàn)象。其發(fā)生機(jī)制為：CAR-T細(xì)胞在胞內(nèi)信號域的作用下的CAR-T細(xì)胞短時(shí)間內(nèi)急劇增殖、活化，分泌大量的炎癥因子，如白細(xì)胞介素-6、白細(xì)胞介素-10和α-腫瘤壞死因子等，產(chǎn)生炎癥因子毒性反應(yīng)[5]。CAR-T細(xì)胞治療的中樞神經(jīng)毒性多與炎癥因子風(fēng)暴同時(shí)出現(xiàn)，推測是高水平的炎癥因子進(jìn)入并損害腦內(nèi)環(huán)境所致。

2.2 移植物抗宿主?。╣raft versus host disease，GVHD）

目前認(rèn)為移植物中所含有的成熟T細(xì)胞是導(dǎo)致GVHD的免疫活性細(xì)胞。臨床研究證明GVHD的嚴(yán)重度與植入骨髓中T細(xì)胞數(shù)目密切相關(guān)，移植物中T細(xì)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(shí)，主要組織相容性抗原的差別;（2）當(dāng)HLA-A，B，C，D/DR配型相符時(shí)，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(xì)胞識別宿主所表達(dá)的非己抗原而激活，產(chǎn)生CTL細(xì)胞造成組織、器官損傷，這種損傷可經(jīng)預(yù)處理如全身放療、化療和T細(xì)胞激活過程所產(chǎn)生的過量炎癥細(xì)胞因子而加重。

2.3 免疫逃逸機(jī)制

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

2.4 CAR-NK面臨與CAR-T類似的轉(zhuǎn)染困境

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

3 最新進(jìn)展與展望

3.1 多靶點(diǎn)CAR-T治療

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

4 總結(jié)

近年來，免疫治療技術(shù)成為應(yīng)用研究和臨床實(shí)踐的前沿研究領(lǐng)域，CAR-T治療的出現(xiàn)為難治淋巴瘤患者帶來新的選擇，然而CAR-T細(xì)胞治療在療效高的同時(shí)也存在并發(fā)癥多、制備時(shí)間長、價(jià)格昂貴的不足。CAR-NK細(xì)胞療法相較于CAR-T細(xì)胞療法顯示出很多優(yōu)勢，并且很多臨床前研究已經(jīng)證明CAR-NK細(xì)胞不僅在血液學(xué)腫瘤的治療中極具潛力，而且在實(shí)體瘤的治療上療效也十分可觀。但是，目前CAR-NK細(xì)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(xì)胞療法的療效及可能的不良反應(yīng)。但通過對CAR-NK細(xì)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(huì)成為腫瘤免疫治療的一個(gè)有力的策略。

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