2012年，6歲的急性淋巴細(xì)胞白血病小女孩Emily在無(wú)藥可醫(yī)的情況下，嘗試了Carl June實(shí)驗(yàn)室的研究性CAR-T細(xì)胞治療，奇跡至此發(fā)生，治療后她一直健康的生存至今。CD19 CAR T細(xì)胞治療自此以百米速度進(jìn)入公眾視野和臨床實(shí)踐。其中CAR，即嵌合抗原受體，是該治療的核心要素。7月5日，CAR-T細(xì)胞的發(fā)明者之一，有著“CAR T細(xì)胞之父”之稱(chēng)的Carl June教授又在國(guó)際著名雜志NEJM發(fā)文，論述了CAR-T細(xì)胞治療的發(fā)展簡(jiǎn)史，著重于現(xiàn)有CAR-T治療的有效性和毒性作用，并展望了CAR-T治療的未來(lái)發(fā)展與挑戰(zhàn)。本期就為大家一一呈現(xiàn)！


Carl June博士(圖片來(lái)源 parkerici.org)
CAR-T細(xì)胞治療是一種典型的腫瘤免疫療法。癌癥免疫治療是通過(guò)增加機(jī)體對(duì)腫瘤細(xì)胞的免疫反應(yīng)達(dá)到治療癌癥的目的，其作為新型治療策略，與化療、手術(shù)、放療及小分子靶向藥物聯(lián)合，已在轉(zhuǎn)移癌治療上取得成功。免疫腫瘤學(xué)藥物涵蓋廣泛，包括抗體、疫苗、細(xì)胞因子、溶瘤病毒、雙特異分子和細(xì)胞治療等�；�因工程化T細(xì)胞是一類(lèi)新的治療藥物，而其中基于嵌合抗原受體（CAR）T細(xì)胞的治療方法目前已獲FDA批準(zhǔn)治療白血病和淋巴瘤。
視頻（CAR T療法工作原理）
免疫腫瘤學(xué)的核心挑戰(zhàn)是，多數(shù)腫瘤抗原為自身抗原，在正常組織也可表達(dá)，由于機(jī)體的自我保護(hù)機(jī)制，這一類(lèi)的抗原往往無(wú)法有效引起免疫系統(tǒng)的活化，因此抗腫瘤免疫反應(yīng)多短暫且療效欠佳，這是因?yàn)樗拗髅庖叻磻?yīng)的進(jìn)化過(guò)程中會(huì)趨向于阻止自身免疫發(fā)生，而通過(guò)對(duì)T細(xì)胞的基因直接進(jìn)行編輯的基因工程恰恰可以幫助克服這種免疫耐受。
CARs的結(jié)構(gòu)
CARs是人工合成的，自然中并未發(fā)現(xiàn)存在的人造受體，通過(guò)基因編輯技術(shù)植入T細(xì)胞后可以直接重塑T細(xì)胞的特異性、功能和代謝。CARs 包括T細(xì)胞活化區(qū)和胞外由免疫球蛋白重鏈與輕鏈衍生的單鏈抗體（scFv），與T細(xì)胞的特異性相關(guān)。上述結(jié)構(gòu)稱(chēng)作一代CARs，非HLA依賴(lài)性識(shí)別抗原，因其信號(hào)能力有限而不能實(shí)現(xiàn)持續(xù)T細(xì)胞反應(yīng)。
與單鏈抗體相連的嵌合共刺激受體，能增加T細(xì)胞增殖和抗凋亡能力，是雙重信號(hào)CARs成功的基礎(chǔ)，功能性T細(xì)胞重復(fù)抗原暴露后可有效擴(kuò)增，這類(lèi)受體稱(chēng)作二代CARs，可產(chǎn)生持續(xù)作用，是現(xiàn)代CAR-T細(xì)胞治療的基礎(chǔ)。

T細(xì)胞受體和CAR的結(jié)構(gòu)
CD19 CAR-T是目前最成功的細(xì)胞療法
靶向CD19 的CAR-T是目前最成功，應(yīng)用最多的細(xì)胞療法。之所以選擇CD19作為靶點(diǎn)，是因其頻繁表達(dá)于B細(xì)胞白血病和淋巴瘤，且表達(dá)程度和水平遠(yuǎn)高于其它潛在靶點(diǎn)如CD20、CD22。CD19還可表達(dá)于正常B細(xì)胞，因此可致B細(xì)胞增生不良，可通過(guò)輸注免疫球蛋白減輕B細(xì)胞減少對(duì)體液免疫的影響，B細(xì)胞增生不良先于機(jī)體對(duì)CAR產(chǎn)生的抗體反應(yīng)。
2017年FDA批準(zhǔn)研究性CD19 CAR-T治療，該治療中采用了γ逆轉(zhuǎn)錄病毒或慢病毒載體編碼含CD28或4-1BB共刺激分子的CARs。臨床研究很快顯示出該藥對(duì)復(fù)發(fā)難治B細(xì)胞腫瘤的有效性，而且治療反應(yīng)具有可持續(xù)性。
目前雖缺少各類(lèi)CAR-T細(xì)胞治療的頭對(duì)頭研究，但根據(jù)現(xiàn)有研究結(jié)果可得出如下結(jié)論：含有小鼠序列的藥物可觸發(fā)宿主免疫導(dǎo)致藥物失效，缺少免疫原性可使CAR-T細(xì)胞持續(xù)存在，改善白血病復(fù)發(fā)生存，因此CAR設(shè)計(jì)以全人源化序列為優(yōu)選。此外，有報(bào)道顯示，使用CD28共刺激因子的CARs有潛在的神經(jīng)毒性風(fēng)險(xiǎn)，然而仍需要進(jìn)一步的研究方能確認(rèn)兩者之間的關(guān)聯(lián)性。
CAR-T細(xì)胞療法的毒性作用依然不可忽視
所有癌癥治療均有副反應(yīng)，CAR-T細(xì)胞也不例外，其毒性主要來(lái)自脫靶作用，與抗體單鏈可變區(qū)片段的特異性和T細(xì)胞活化有關(guān)。當(dāng)靶細(xì)胞被清除或植入的CAR-T細(xì)胞消失后，副反應(yīng)也隨之消失，這與傳統(tǒng)細(xì)胞毒化療的脫靶毒性作用完全不同。傳統(tǒng)化療毒性可導(dǎo)致組織細(xì)胞永久性遺傳學(xué)改變，甚至累及干細(xì)胞，從而影響長(zhǎng)期臨床結(jié)果。
B細(xì)胞增生不良是可預(yù)測(cè)的不良反應(yīng)，因?yàn)镃ARs靶向的是B細(xì)胞分化抗原。臨床研究顯示，CD19 CARs所致的B細(xì)胞增生不良更徹底，超過(guò)了利妥昔單抗，在CAR-T細(xì)胞去除后可快速恢復(fù)。CAR所致B細(xì)胞增生不良的治療指南不斷完善，成人和兒童治療并不相同，因?yàn)閮和�具有不完全的長(zhǎng)期存活的漿細(xì)胞和較弱的體液免疫。
此外，CAR-T細(xì)胞治療時(shí)，部分患者出現(xiàn)發(fā)熱、低血氧、低血壓和神經(jīng)系統(tǒng)改變，伴明顯細(xì)胞因子增高，上述改變稱(chēng)作細(xì)胞因子釋放綜合征（CRS），其發(fā)生與CD19和B細(xì)胞成熟抗原（BCMA）CARs相關(guān)。就CD19 CARs而言，CRS的嚴(yán)重程度與腫瘤負(fù)荷相關(guān)，甚至可發(fā)展為危脅生命的毛細(xì)血管滲漏綜合征。對(duì)CAR治療無(wú)反應(yīng)患者少有CRS發(fā)作。CRS發(fā)生與T細(xì)胞活化和高水平細(xì)胞因子有關(guān)，如干擾素γ和IL-6。托珠單抗為IL-6受體拮抗劑，對(duì)嚴(yán)重CRS有治療作用，已獲FDA批準(zhǔn)使用。如阻滯IL-6受體仍不能快速緩解癥狀，應(yīng)立即糖皮質(zhì)激素治療。
所有針對(duì)CD19和BCMA的CAR-T細(xì)胞治療都具有神經(jīng)毒性，雙特異性抗CD19和CD3單抗blinatumomab也有類(lèi)似神經(jīng)毒性，因此推測(cè)神經(jīng)毒性的發(fā)生與針對(duì)CD19靶抗原相關(guān)。雖然造成神經(jīng)毒性的具體機(jī)制并不清楚，但毒性通常完全可逆，與癌癥中樞神經(jīng)系統(tǒng)（CNS）轉(zhuǎn)移并無(wú)關(guān)系，神經(jīng)毒性發(fā)作時(shí)可發(fā)生腦水腫，目前治療仍是經(jīng)驗(yàn)性治療。因?yàn)镃RS風(fēng)險(xiǎn)和神經(jīng)毒性，F(xiàn)DA要求使用CAR-T細(xì)胞治療前，醫(yī)師和醫(yī)院工作人員要完成副作用治療的相關(guān)培訓(xùn)。
病毒載體整合進(jìn)入人體也是需要關(guān)注的安全問(wèn)題。目前已有超過(guò)1000例患者接受了T細(xì)胞受體或CAR調(diào)整后T細(xì)胞的治療，尚未發(fā)生腫瘤轉(zhuǎn)化。
其它類(lèi)型CAR治療
CD19 CAR-T治療是目前最成功、也是最廣為人知的CAR-T治療，從中可得出一些結(jié)果：B細(xì)胞增生不良說(shuō)明CAR-T細(xì)胞也可對(duì)正常組織造成損害，雖然CD19 CAR-T治療的這一副作用并不危脅生命，但其它靶點(diǎn)的其它副作用可能會(huì)危脅生命；CD19 CAR-T治療完全緩解后復(fù)發(fā)時(shí)CD19陰性，說(shuō)明存在抗原逃逸；靶向CD19的有效性?xún)?yōu)于CD20和CD22，提示高密度CAR靶點(diǎn)表達(dá)療效更優(yōu)；一些髓外疾病，如后腹膜或CNS白血病，對(duì)治療無(wú)反應(yīng)，缺少髓外疾病反應(yīng)率的正式評(píng)估數(shù)據(jù)；不清楚為什么急性淋巴細(xì)胞白血病的CD19 CAR-T治療反應(yīng)明顯優(yōu)于慢性淋巴細(xì)胞白血病或非霍奇金淋巴瘤，疾病部位、腫瘤微環(huán)境和宿主T細(xì)胞功能可能與之相關(guān)。
CAR治療對(duì)B細(xì)胞腫瘤的有效性為其它惡性血液腫瘤的治療提供了范例，現(xiàn)已開(kāi)始探討治療多發(fā)性骨髓瘤的CAR靶點(diǎn)，如kappa輕鏈、CD138、Lewis Y抗原、BCMA、CS1 、CD38和整合素β，其中靶向BCMA的研究結(jié)果很好。急性髓系白血病的CAR靶點(diǎn)也在探討中，包括CD33、CLEC12A、CD44v6、EMR2、Tim3、CD70、Lewis Y抗原、CD123和葉酸受體β，其中CD123 CAR-T細(xì)胞可導(dǎo)致致死性并發(fā)癥，因此需要謹(jǐn)慎評(píng)估此靶點(diǎn)。對(duì)缺少類(lèi)似CD19這樣優(yōu)質(zhì)靶點(diǎn)的疾病，同時(shí)靶向≥2個(gè)抗原，對(duì)減少抗原逃逸、同時(shí)不加重毒性有一定作用。
細(xì)胞工程與合成生物學(xué)
遺傳工程與合成生物學(xué)的聯(lián)合與發(fā)展為制造更強(qiáng)功能的T細(xì)胞提供了可能：組合靶點(diǎn)T細(xì)胞，可識(shí)別2種抗原，增加了治療的有效性和安全性；工程化T細(xì)胞可作為載體進(jìn)入腫瘤微環(huán)境；通過(guò)可控式自殺開(kāi)關(guān)進(jìn)一步改善T細(xì)胞的使用安全性；核酸酶為T(mén)細(xì)胞基因敲除或轉(zhuǎn)基因提供了新方法�？傊�，技術(shù)的發(fā)展與整合，為更強(qiáng)功能細(xì)胞的發(fā)展提供了無(wú)限可能。
挑戰(zhàn)與未來(lái)
CAR-T細(xì)胞療法在實(shí)體瘤中仍需不斷探索
CD19 CAR-T細(xì)胞是首個(gè)獲得商業(yè)批準(zhǔn)的轉(zhuǎn)基因治療。遺傳工程化T細(xì)胞作為癌癥精準(zhǔn)治療，其中最重要的科學(xué)挑戰(zhàn)是CAR-T細(xì)胞如何治療實(shí)體瘤，目前最突出的例子就是顱內(nèi)使用IL13RαCAR T細(xì)胞治療多發(fā)腦惡性膠質(zhì)瘤，使腫瘤顯著退縮，但在其它實(shí)體瘤的治療上仍處于探索階段，不但要療效顯著，同時(shí)還要預(yù)防或減少相關(guān)副作用。
通用性CAR-T是未來(lái)發(fā)展方向
自體CAR-T細(xì)胞治療的巨大花費(fèi)和治療復(fù)雜性使其廣泛應(yīng)用受限。目前已通過(guò)多種基因編輯技術(shù)發(fā)展出普遍適用的CAR-T細(xì)胞，并在幾名急性前B淋巴細(xì)胞白血病患兒中治療成功，但普遍適用T細(xì)胞面臨的最大挑戰(zhàn)是如何避免宿主抗移植物反應(yīng)和移植物抗宿主反應(yīng)。采用人類(lèi)胚胎干細(xì)胞和可誘導(dǎo)多潛能干細(xì)胞作為T(mén)細(xì)胞來(lái)源，采用多種技術(shù)有可能生產(chǎn)出具有多種優(yōu)秀特質(zhì)的T細(xì)胞，包括抗原特異性、無(wú)同種異體反應(yīng)、組織相容性和功能增強(qiáng)。
成型的商業(yè)模式
自CD19 CAR-T細(xì)胞治療腫瘤的獲批，促進(jìn)了工程化細(xì)胞治療其它疾病的轉(zhuǎn)化�，F(xiàn)全球在ClinicalTrials.gov上登記的CAR-T細(xì)胞治療臨床試驗(yàn)已達(dá)250多個(gè)，，多數(shù)集中在美國(guó)和中國(guó)，少部分在歐洲和日本�？傊�，可以預(yù)見(jiàn)，CAR-T細(xì)胞作為癌癥治療的突破性療法，在各國(guó)政策的扶持下，在龐大的人才紅利下，加上細(xì)胞載體本身的高度可塑性，特別是基因編輯技術(shù)與細(xì)胞治療結(jié)合的產(chǎn)物UCAR-T（通用性CAR-T）的發(fā)展，有望更快速、高效實(shí)現(xiàn)“現(xiàn)成(off the shelf)”的同批次同質(zhì)量規(guī)模化的細(xì)胞藥物，這將更快推動(dòng)細(xì)胞治療藥物的產(chǎn)業(yè)化之路。

CAR-T臨床研究在全球分布 (圖片來(lái)源Science)
參考文獻(xiàn)
June, Carl H., and Michel Sadelain. "Chimeric Antigen Receptor Therapy." New England Journal of Medicine 379.1 (2018): 64-73.
June C H, Connor R S, Kawalekar O U, et al. CAR T cell immunotherapy for human cancer[J]. Science, 2018, 359(6382): 1361-1365.