CAR-T治疗进展

CAR-T治疗

近年来,肿瘤已经成为威胁人类健康最大的疾病,随着放疗和化疗局限性的显露,进一步探索有效治疗肿瘤的方法的任务十分紧迫。通过免疫学的方法治疗肿瘤已经展现了良好的治疗结果,同时也证实了肿瘤的免疫治疗是治疗肿瘤非常有效的手段。CAR-T技术已被证实是肿瘤的免疫治疗中最为有效的手段,尤其是在治疗血液性恶性肿瘤上有着很好的治疗效果。本文主要对最近CAR-T治疗肿瘤的相关研究作出综述。

前言

CAR(chimaeric antigen receptor)T细胞治疗是一种基于表达嵌合抗原受体的靶向肿瘤抗原的T细胞免疫疗法,针对不同类型的血液恶性肿瘤以及部分实体癌有良好的治疗效果1, 2。CAR-T指的是T细胞表达具有抗原特异性和T细胞效应以及调节功能的基于抗体的嵌合受体,这一概念在20世纪80年代由以色列魏兹曼科学研究所的Eshhar等人首次提出3

CAR结合了针对肿瘤抗原特异性抗体的单链可变区片段(scFv)4。scFv由铰链区以及可变轻链(VL)和重链(VH)组成。CAR具有铰链和跨膜结构域,共刺激结构域(CD28,CD137(4-1BB)等)和激活结构域CD-3ζ。第一代CAR有一个CD3结构域; 第二代CAR有一个激活结构域和一个共刺激结构域;第三代CAR具有一个激活和两个共刺激结构域。一旦CAR-T结合肿瘤抗原,T细胞增殖和扩增就会被激活,其中T细胞的细胞毒性功能会导致肿瘤细胞死亡1

最常见和可靠的方法是通过慢病毒和基于γ-逆转录病毒的转导方法5。这使所设计的目的基因稳定的整合以稳定持久的表达。同时也有不持久的整合和表达目标基因的替代技术,包括电穿孔以及转座子/转座酶递送系统。经遗传修饰以表达高亲和力T细胞受体的T细胞依赖于HLA抗原呈递,这限制了对多种患者群体的适用性。此外,其对小肽表位的识别存在与正常抗原阵列交叉反应性的可能性6。通过CAR的抗原识别可以不依赖于人白细胞抗原,并且交叉反应的风险性降低。由于这些原因,T细胞的CAR修饰可能更有优势。

CAR-T治疗肿瘤的研究进展

最近研究表明,CD62L,CD95和CCR-7高表达的CD45RA + T记忆干细胞(T SCM)显示出比T中央记忆细胞(TCM)更持久更有效的抗肿瘤效应。抗肿瘤T细胞的干性可以反应出免疫治疗的潜力7。对于T细胞亚群分化、T细胞干性、记忆和效应功能的详细机制的研究对增加CAR-T抗肿瘤治疗的功效是非常重要的。通过CD4 + CAR-T和CD8 + CAR-T细胞的抗肿瘤活性的比较,具有更高抗肿瘤效应的下一代CAR-T细胞的设计和制造会有所改善8。另一报告表明,表达CD19的最有效的CD8 +和CD4 + CAR-T细胞亚群组合在体内会产生协同抗肿瘤作用9

祖细胞最常见的细胞外标记是CD45RA +、CD45RO ; CD25 +(Treg细胞)、CD62L +(L-选择蛋白+)、CCR-7 +。这些标记在CD8+TEM细胞中变为CD45RA; CD62L、CCR-7。CD45RO CD8 +原始细胞转化为CD45RO + T EM细胞。因此,基于这些和其他细胞表面标记物,这些细胞亚群可以在针对致病物质或癌细胞的免疫反应期间进行分选,扩增和功能活性分析10

前面所述的几个临床前期模型证明了不同T细胞亚群对于CAR-T治疗肿瘤的优势:关于B细胞非霍奇金淋巴瘤和慢性淋巴细胞白血病患者的近期临床试验数据证明了由在体外分别扩增CD8 +和CD4 + T细胞,以1:1的比例回输改造后T细胞亚群的CD19-CAR-T细胞组合物会产生更高抗癌活性11。在B细胞急性淋巴细胞白血病患者的临床试验中获得了相同的结果12。这些数据与小鼠实验中CD4 +和CD8 +亚群组合的临床前数据一致13,体现了CD4 + T细胞在支持和诱导CD8 + T细胞记忆功能中的作用。另一项临床研究是对高风险中度B级非霍奇金淋巴瘤患者单独使用CD8 + T CM亚型的第一代CD19-CAR-T或CD8 +和CD4 + T CM二代CD19-CAR-T的治疗均证明了两种方法的可行性和安全性14,但是CD4 +和CD8 + T CM第二代CAR-T细胞的CAR-T组显示出更好的持久性。进一步证明了在未来临床试验中使用从不同T细胞亚群分离的CAR-T对于理解CAR-T免疫治疗中T细胞功能的详细机制是非常重要的。

CAR-T治疗肿瘤的挑战

CAR-T治疗是针对血液恶性肿瘤的非常有效的免疫疗法15,但是在有效靶向实体瘤上依然有很大达挑战。其中的一个挑战是改造后的T细胞对Treg细胞具有的抗肿瘤抑制信号、增加T细胞效应和记忆功能、增强对肿瘤的免疫反应的调解作用具有抗性16。针对不同的患者个体应该分析和研究CD4 / CD8比例及其亚群以改善T细胞的效应和记忆功能,从而提高CAR-T细胞治疗的有效性和持久性。

CAR-T治疗中引起的细胞因子释放综合征(CRS)是CAR T细胞治疗的主要毒性,并且导致了一些成年患者的死亡17。通过发烧,低血压,凝血病,呼吸窘迫和末端器官功能障碍表征,CRS似乎由促炎细胞因子(包括IL-6和INFγ)的超生理分泌所驱动。激活蛋白(CRP)可以作为IL-6分泌和CRS的生物标志物,但是其测量水平升高一般在发生临床反应前的12-24小时18。 无论如何,CRP仍然可用于跟踪CRS的发作并记录其消退,但是其他的生物标记物的发现将有助于预测特定患者中CRS的严重性,使得可以尽早进行抗细胞因子治疗以避免严重的毒性。

另一个要考虑的因素是患者的T细胞谱与健康人的T细胞谱不同,并且在不同患者之间也不同19,这表明需要个体化的T细胞亚群分析和个体化免疫治疗进而有效治疗癌症。二代测序,蛋白质组学和代谢组学的发展为创建患者的个体化免疫谱并检测可以改善CAR-T治疗效应提供了条件。

展望

对于体内免疫细胞的分群及其产生功能的机制的理解会有助于CAR-T技术的进一步发展,同时,个性化医疗也就是对不同的患者体内的免疫细胞分群从而设计个性化的CAR-T细胞也是未来CAR-技术发展的方向。与此同时,CAR-T技术在实体瘤上所遇到的障碍以及在患者体内所产生的强烈的副反应依然需要大量的研究。

参考文献

  1. Maus MV, Grupp SA, Porter DL, June CH. Antibody-modified T cells: CARs take the front seat for hematologic malignancies. Blood 2014; 123(17): 2625-35.
  2. Kakarla S, Gottschalk S. CAR T cells for solid tumors: armed and ready to go? Cancer journal (Sudbury, Mass) 2014; 20(2): 151-5.
  3. Gross G, Waks T, Eshhar Z. Expression of immunoglobulin-T-cell receptor chimeric molecules as functional receptors with antibody-type specificity. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America 1989; 86(24): 10024-8.
  4. Eshhar Z, Waks T, Gross G. The emergence of T-bodies/CAR T cells. Cancer journal (Sudbury, Mass) 2014; 20(2): 123-6.
  5. Thomas S, Hart DP, Xue SA, Cesco-Gaspere M, Stauss HJ. T-cell receptor gene therapy for cancer: the progress to date and future objectives. Expert opinion on biological therapy 2007; 7(8): 1207-18.
  6. Casucci M, Hawkins RE, Dotti G, Bondanza A. Overcoming the toxicity hurdles of genetically targeted T cells. Cancer immunology, immunotherapy : CII 2015; 64(1): 123-30.
  7. Gattinoni L, Klebanoff CA, Restifo NP. Paths to stemness: building the ultimate antitumour T cell. Nature reviews Cancer 2012; 12(10): 671-84.
  8. Liadi I, Singh H, Romain G, et al. Individual Motile CD4(+) T Cells Can Participate in Efficient Multikilling through Conjugation to Multiple Tumor Cells. Cancer immunology research 2015; 3(5): 473-82.
  9. Sommermeyer D, Hudecek M, Kosasih PL, et al. Chimeric antigen receptor-modified T cells derived from defined CD8+ and CD4+ subsets confer superior antitumor reactivity in vivo. Leukemia 2016; 30(2): 492-500.
  10. Golubovskaya V, Wu L. Different Subsets of T Cells, Memory, Effector Functions, and CAR-T Immunotherapy. Cancers 2016; 8(3).
  11. Grupp SA, Kalos M, Barrett D, et al. Chimeric antigen receptor-modified T cells for acute lymphoid leukemia. The New England journal of medicine 2013; 368(16): 1509-18.
  12. Turtle CJ, Hanafi LA, Berger C, et al. CD19 CAR-T cells of defined CD4+:CD8+ composition in adult B cell ALL patients. The Journal of clinical investigation 2016; 126(6): 2123-38.
  13. Moeller M, Haynes NM, Kershaw MH, et al. Adoptive transfer of gene-engineered CD4+ helper T cells induces potent primary and secondary tumor rejection. Blood 2005; 106(9): 2995-3003.
  14. Wang X, Popplewell LL, Wagner JR, et al. Phase 1 studies of central memory-derived CD19 CAR T-cell therapy following autologous HSCT in patients with B-cell NHL. Blood 2016; 127(24): 2980-90.
  15. Hillerdal V, Essand M. Chimeric antigen receptor-engineered T cells for the treatment of metastatic prostate cancer. BioDrugs : clinical immunotherapeutics, biopharmaceuticals and gene therapy 2015; 29(2): 75-89.
  16. Kofler DM, Chmielewski M, Rappl G, et al. CD28 costimulation Impairs the efficacy of a redirected t-cell antitumor attack in the presence of regulatory t cells which can be overcome by preventing Lck activation. Molecular therapy : the journal of the American Society of Gene Therapy 2011; 19(4): 760-7.
  17. Rosenberg SA, Restifo NP, Yang JC, Morgan RA, Dudley ME. Adoptive cell transfer: a clinical path to effective cancer immunotherapy. Nature reviews Cancer 2008; 8(4): 299-308.
  18. Wu CY, Roybal KT, Puchner EM, Onuffer J, Lim WA. Remote control of therapeutic T cells through a small molecule-gated chimeric receptor. Science (New York, NY) 2015; 350(6258): aab4077.

19.  Bonifant CL, Jackson HJ, Brentjens RJ, Curran KJ. Toxicity and management in CAR T-cell therapy. Molecular therapy oncolytics 2016; 3: 16011.

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