
近年来,经过基因工程改造的自体T淋巴细胞疗法在肿瘤治疗的临床试验中取得了令人瞩目的成果,其中嵌合抗原受体T细胞(CAR-T)免疫疗法已经在急性淋巴细胞白血病(ALL)中取得显著的疗效。嵌合抗原受体(CAR)是由抗原结合区与共刺激分子组成的融合分子。而CAR-T具有特异性结合肿瘤细胞的能力。与传统药物不同的是,CAR-T可以凭借免疫记忆效应在体内发挥长期的抗肿瘤作用。因此,CAR-T免疫疗法受到了越来越多的关注,已经成为治疗血液系统肿瘤,尤其是B淋巴细胞恶性肿瘤的极具前景治疗手段。笔者拟就CAR-T免疫疗法在血液系统肿瘤中的研究进展进行综述。
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嵌合抗原受体T细胞(chimeric antigen receptor T cell,CAR-T)免疫疗法,具有靶向治疗更精确,作用时间更持久,甚至可以一次性杀灭多种肿瘤细胞等优点,被广泛应用于肺癌、黑色素瘤等恶性肿瘤的治疗。嵌合抗原受体(chimeric antigen receptor,CAR)是由抗原结合区与共刺激分子组成的融合分子。CAR的抗原结合区由抗体单链可变区(single-chain variable fragment,scFv)改造而成,使CAR表达于T淋巴细胞表面。CAR-T即是表达CAR的T淋巴细胞,其细胞膜内部分由CD3ζ免疫受体酪氨酸活化基序(immune tyrosine-based activation motif,ITAM)组成,可维持T淋巴细胞的活性、细胞毒性和信号转导。CAR-T具有特异性结合并杀伤相应肿瘤细胞的能力,并且其不受人类白细胞抗原(human leukocyte antigen,HLA)的限制[1]。第1代CAR-T表达仅包含CD3ζ的CAR,其在体内难以增殖,结构稳定性也难以维持,并且其在动物模型中无抑制肿瘤生长的作用;第2代CAR-T表达包含共刺激分子CD28、CD137等的CAR;第3代CAR-T表达包含2个以上共刺激分子的CAR,这些共刺激分子可以促进T淋巴细胞增殖,延长T淋巴细胞作用的持久性,增强其抗肿瘤作用;第4代CAR-T目前正处于研究阶段[2]。笔者拟就CAR-T免疫疗法在血液肿瘤治疗中的应用进行综述如下,旨在探讨这一新型疗法在血液肿瘤治疗中的现状与前景。
急性淋巴细胞白血病(acute lymphoblastic leukemia,ALL)大多起源于B淋巴细胞,其中复发/难治性ALL患者预后差,生存期短。CAR-T免疫疗法在急性B淋巴细胞白血病(B cell acute lymphoblastic leukemia,B-ALL)的治疗中已经取得了令人瞩目的成果。在首例CAR-T免疫疗法治疗复发/难治性B-ALL的临床试验中,Brentjens等[3]采用包含CD28共刺激分子抗CD19的19-28z CAR-T治疗5例化疗后复发的B-ALL患者,结果显示治疗后全部患者的肿瘤细胞均得到有效清除,并且未检测到微小残留病(minimal residual disease,MRD)灶。Davila等[4]对16例复发/难治性B-ALL患者采用19-28z CAR-T进行治疗,治疗后患者的完全缓解(complete recovery,CR)率为88%(14/16)。Maude等[5]采用CTL019(一种抗CD19 CAR-T)治疗30例ALL患者,治疗后患者CR率为90%(27/30),获得CR的患者中有7例(3例CD19呈阴性)于治疗后1.5~8.5个月复发,其余患者均获得持续缓解。斯隆-凯特琳癌症中心(Memorial Sloan-Kettering Cancer Center,MSKCC)的研究组采用19-28z CAR-T治疗32例B-ALL成年患者,其中,11例患者在CAR-T治疗后接受了异基因造血干细胞移植(allogeneic hematopoietic stem cell transplantation,allo-HSCT),治疗后患者CR率为91%(29/32);CR患者中,接受allo-HSCT者与未接受allo-HSCT者6个月总生存率分别为70%与61%,二者相比,差异无统计学意义(P=0.30);2例CD19呈阴性的B-ALL患者复发[6]。该结果提示CAR-T免疫疗法可以作为allo-HSCT治疗前的过渡性治疗。ALL常发生中枢神经系统(central nervous system,CNS)复发。Grupp等[7]采用CTL019治疗ALL患儿时发现,ALL患儿的CNS中存在大量CTL019细胞。美国国家癌症研究所(National Cancer Institute,NCI)对20例采用抗CD19 CAR-T治疗的ALL患者的研究结果显示,治疗后患者CR率为70%(14/20),2例CD19呈阴性者于治疗后3~5个月后复发,2例CNS白血病患者经治疗后CNS病灶消失;65%(13/20)患者脑脊液中检测到抗CD19 CAR-T[8]。上述研究结果提示,CAR-T免疫疗法可用于ALL患者CNS复发的免疫监测与治疗,而CD19呈阴性ALL患者的复发机制可能与免疫逃逸相关[1]。
Kochenderfer等[9]采用抗CD19 CAR-T治疗接受allo-HSCT后疾病进展的6例非霍奇金淋巴瘤(non-Hodgkin lymphoma,NHL)患者[2例弥漫大B细胞淋巴瘤(diffuse large B cell lymphoma,DLBCL),4例套细胞淋巴瘤(mantle cell lymphoma,MCL)],治疗后1例NHL患者获得部分缓解(partial remission,PR),5例病情稳定(stable disease,SD)。随后,该研究组进行了另一项临床研究,采用包含CD28共刺激分子的抗CD19 CAR-T治疗15例B细胞淋巴瘤患者,研究结果显示8例患者获得CR(持续9~23个月),4例获得PR,1例SD,2例对治疗无反应。其中,4例获得CR的患者为难治性DLBCL。该研究为采用包含CD28共刺激分子的抗CD19 CAR-T治疗DLBCL成功达到CR的首次报道[10]。Schuster等[11]进行了一项采用CTL019治疗18例NHL患者[(12例为DLBCL,6例为滤泡性淋巴瘤(follicular lymphoma,FL)]的临床试验,结果显示经预处理后,18例NHL患者对治疗有反应,总体反应率(overall response rate,ORR)为67%(其中DLBCL为50%,FL为100%),6个月无进展生存(progression-free survival,PFS)率为59%(DLBCL为37%,FL为100%)。Sauter等[12]将CAR-T免疫疗法作为化疗复发后监视自体造血干细胞移植(autologous hematopoietic stem cell transplantation,auto-HSCT)的6例DLBCL患者的巩固治疗,研究结果显示治疗后患者均获得了6个月的CR。Wang等[13]进行了一项评价抗CD20 CAR-T在治疗化疗后复发的进展期DLBCL患者的有效性和安全性的初步研究,结果显示7例DLBCL患者中5例患者获得了3~14个月的缓解期,其余2例DLBCL患者分别死于多器官功能衰竭与消化道大出血。Chen等[14]将抗CD20 CAR-T输入B细胞淋巴瘤裸鼠模型中,结果显示CAR-T对淋巴瘤细胞的杀伤率为(32.89±6.26)%,抗CD20 CAR-T应用于B细胞淋巴瘤治疗的研究正在进行中。Ruella等[15]采用布鲁顿酪氨酸激酶(Bruton′s tyrosine kinase,BTK)抑制剂依鲁替尼(ibrutinib)联合CTL019抗MCL的体外实验结果表明,CTL019可以增强依鲁替尼的疗效;在MCL小鼠模型的体内实验中,CTL019显示出了强大的抗肿瘤作用,但大部分MCL小鼠在治疗后复发;CTL019治疗组与CTL019联合依鲁替尼治疗组的长期缓解率分别为0~20%和80%~100%。该研究结果表明,CTL019联合依鲁替尼可作为治疗MCL的方案。
目前,多项研究结果均显示,CAR-T对淋巴瘤的治疗效果较ALL差,究其原因,可能是淋巴瘤周围聚集的免疫调节细胞与抑制性蛋白,使CAR-T难以接近淋巴瘤细胞并发挥作用,并且CAR-T可能缺乏联系实体肿瘤的归巢受体所致。目前,对于CAR-T治疗淋巴瘤的相关研究侧重于淋巴瘤微环境方面,除了化疗预处理以外,CAR-T治疗后的免疫治疗或化疗等联合治疗方案可影响淋巴瘤微环境,提高抗淋巴瘤的疗效[16]。
尽管慢性淋巴细胞白血病(chronic lymphocytic leukemia,CLL)的治疗方案较多,但是目前仅allo-HSCT可使CLL获得治愈。由于CAR-T免疫疗法可避免移植物抗宿主病(graft versus host disease,GVHD)的发生,故该治疗方法略优于allo-HSCT。但是,目前CAR-T免疫疗法应用于CLL的临床试验较少。Kochenderfer等[9,10]进行的2项抗CD19 CAR-T治疗CLL的临床试验,共纳入22例CLL患者,治疗后14例患者获得了9~23个月的CR期,其余患者获得了不同程度的PR及SD。Porter等[17]采用CTL019治疗复发/难治性CLL患者,经过预处理及CTL019治疗后患者的ORR为57%(8/14),其中4例达到CR,4例达到PR;4例达到CR患者治疗后均无复发,并且体内未检测到MRD,其中,2例患者体内CAR-T持续增殖,并且其持续缓解期超过4年。Fraietta等[18]对经依鲁替尼化疗的CLL患者体内CTL019的研究结果显示,5个周期以上的依鲁替尼化疗可以促进CTL019在患者体内增殖,并且可以减低T淋巴细胞表面免疫抑制分子PD1与B淋巴细胞表面CD100的表达水平。此外,在异种移植物模型中,依鲁替尼可促进CAR-T的扩增,提高CLL细胞清除率及实验动物的存活率,并且CAR-T亦可以提高依鲁替尼的疗效。这提示CAR-T联合化疗药物作为CLL的治疗方案的疗效需要更多临床试验予以验证。CAR-T在CLL患者体内持久性有限,CLL的肿瘤免疫抑制微环境、肿瘤起源不同,B-ALL肿瘤负荷较低等,均为CAR-T治疗CLL的疗效差于ALL的原因之一。通过将CD28、CD137 (4-1BB)、CD134 (OX40)等共刺激分子与第3代CAR-T结合,或使第2代CAR-T分泌促炎症细胞因子,如白细胞介素(interleukin,IL)-12均有可能增加CAR-T在CLL患者体内的持久性,并且改善CLL的肿瘤免疫抑制微环境[19]。Evans等[20]报道了1例复发/难治性CLL病例,该患者在输入CTL019 6个月后,淋巴结活检结果显示CLL细胞分化为浆母细胞等其他缺乏CD19的原始浆细胞。这种经CAR-T治疗后CD19丢失的机制尚未阐明,这一病例将使我们更为全面的了解这一新型免疫疗法,并找到避免CAR-T发生免疫逃逸的适当方法。
关于CAR-T治疗急性髓细胞白血病(acute myeloid leukemia,AML)的临床试验较少,对CAR-T治疗AML的研究方向在于寻找合适的靶抗原。目前研究最多的靶抗原为CD33与CD123。CD33是第一个被作为CAR-T治疗AML的靶抗原,但CD33在正常组织中的表达水平亦较高,所以其靶向性欠佳[21]。CD123在AML中呈过表达,在正常造血干细胞中则表达水平较低。Mardiros等[22]制备了包含CD28共刺激分子的抗CD123 CAR-T,体外实验结果显示其具有抗CD123+细胞株与原始AML细胞的活性;在AML患者身上提取的T淋巴细胞可以表达抗CD123 CAR,并且具有抗自体AML细胞的活性;其在AML小鼠模型实验结果中亦显示出抗AML的活性。细胞因子诱导杀伤(cytokine-induced killer,CIK)细胞拥有自然杀伤(natural killer,NK)细胞样活性,离体状态下极易扩增,已被用于治疗AML与NHL的临床试验,其可行性与安全性已获得广泛证实。Tettamanti等[23]制备了抗CD123 CAR+ CIK细胞,结果显示其在体外能够强烈杀伤CD123+细胞株与原始AML细胞,抗CD123 CAR增强了CIK细胞的杀伤能力。该研究亦发现,CD123在正常造血干/祖细胞(hematopoietic stem/progenitor cell,HS/PC)中亦存在表达。抗CD123 CAR-T治疗AML的相关研究正在进行中。Lewis Y抗原过表达于上皮性肿瘤,Ritchie等[24]进行了一项应用抗Lewis Y CAR-T治疗AML的临床试验,试验结果显示治疗后AML患者获得了不同程度的缓解。并且,该研究发现抗Lewis Y CAR-T的治疗相关性不良反应较少(仅1例AML患者出现发热、寒战、皮疹),因此Lewis Y抗原可以作为CAR-T治疗AML的靶抗原。CAR-T治疗AML反应率不高的原因,可能是AML中存在AML白血病干细胞(leukemia stem cell,LSC),而LSC在骨髓中非常稀少,并且对化疗药物抵抗[21]。因此,找到抗LSC的靶抗原可能为提高CAR-T治疗AML疗效的突破口。
多发性骨髓瘤(multiple myeloma,MM)起源于骨髓中的浆细胞,通过调节T淋巴细胞的免疫应答作用来杀伤肿瘤细胞是近年来MM免疫治疗中的热点[25]。目前,关于CAR-T免疫疗法在MM中应用的研究仍较少。
B细胞成熟抗原(B cell maturation antigen,BCMA)主要选择性表达于包括浆细胞在内的B淋巴细胞,不表达于正常人体组织。在MM中,BCMA过表达于恶性增殖的浆细胞表面。Carpenter等[25]制备了包含CD28共刺激因子的抗BCMA CAR-T,并且在体外实验中检测到其具有识别并杀伤MM细胞的作用,在人MM细胞移植小鼠模型中,抗BCMA CAR-T清除全部小鼠的MM细胞,并且延长了小鼠的生存期。细胞表面糖蛋白CS1广泛表达于MM细胞表面,大部分免疫细胞亦存在低表达,而在造血干细胞中几乎不表达。Chu等[26]制备出抗CS1 CAR-T输入人MM移植小鼠模型中,发现抗CS1 CAR-T能够有效清除小鼠MM细胞,并且延长小鼠生存期。由于抗CS1 CAR-T可以引发T淋巴细胞自溶,而T淋巴细胞不表达BCMA,因而抗BCMA CAR-T不会影响T淋巴细胞增殖,并且不会破坏正常细胞而产生过多不良反应,其对MM的疗效优于抗CS1 CAR-T。尽管浆细胞极少表达CD19,但Garfall等[27]报道了1例采用CTL019成功治疗MM患者的病例,该患者在接受美法仑化疗与auto-HSCT后接受CTL019治疗,治疗后该例MM患者获得CR;随访12个月,未发现疾病进展,并且患者血液与尿液中均未检测到MM单克隆蛋白。目前,CAR-T治疗MM的靶抗原在正常细胞均有不同程度的表达,并且MM的肿瘤微环境具有强烈的免疫抑制作用[28,29],因此找到合适的靶抗原,以及逆转MM的肿瘤微环境的局部免疫抑制为目前CAR-T治疗MM的主要研究方向。
CAR-T免疫疗法的主要不良反应包括B淋巴细胞计数减低、低丙种球蛋白血症、细胞因子释放综合征(cytokine release syndrome,CRS)、神经不良反应、溶瘤综合征等。诸多研究组将B淋巴细胞计数减低作为CAR-T活性与作用持久性的标志。部分研究结果显示,B淋巴细胞计数减低可能与CLL对CAR-T免疫疗法的反应性呈正相关关系,可以通过输注白蛋白进行治疗[1,2]。CRS为威胁患者生命的并发症,CRS严重程度可能与肿瘤负荷相关。CRS的发生可能与大量T淋巴细胞的活动相关,患者常伴有高热、缺氧、高血压、心律失常、休克等症状。糖皮质激素与细胞因子抑制蛋白,例如依那西普(etanercept)、托珠单抗(tocilizumab)等联合使用可治愈CRS。但有文献报道糖皮质激素有淋巴细胞毒性,可导致CAR-T死亡,而细胞因子抑制蛋白尚未发现具有此种不良反应,但是糖皮质激素与细胞因子抑制蛋白的相互作用关系仍需要长期随访评估[1,2]。CAR-T免疫疗法的神经不良反应主要发生在重度CRS患者,主要表现为思维混乱、癫痫、幻觉、反应迟钝、谵妄、失语,需要插管和机械通气治疗,其发病机制尚未阐明[1,2]。
CAR-T免疫疗法已在复发/难治性B细胞淋巴瘤的治疗中取得成功,尤其是对ALL的疗效异常显著,对于其在CLL、AML、MM中的疗效尚需要进一步临床试验予以验证,需要更长的随访时间来评估疾病的缓解时间。化疗预处理在CAR-T免疫治疗中的作用有待进一步验证。目前,CAR-T免疫疗法需要解决的问题包括:优化CAR-T制备技术、寻找特异性靶抗原、控制不良反应、探究合适的治疗剂量及从收集CAR-T至输注给患者的合适时间窗。结合多种靶抗原的CAR-T、细胞因子阻断剂与信号转导调节剂、CAR-T免疫疗法结合免疫检查点抑制剂或其他免疫修饰疗法将成为相关研究的新方向。目前,CAR-T免疫疗法仅在疾病采用常规疗法治疗后复发或难以缓解时作为补救治疗使用。由于CAR-T免疫疗法的不良反应发生率较高,尚需要大样本研究,以找到更安全的靶抗原,减轻不良反应的发生率,从而可以将此疗法临床化、标准化。CAR-T免疫疗法已为复发/难治性血液肿瘤患者带来新的希望,随着相关技术的发展与更多临床试验的研究,CAR-T免疫疗法有望能够越来越广泛地运用于血液肿瘤的临床治疗中。
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