文档介绍：嵌合抗原受体T细胞治疗肿瘤的研究进展
作者:刘佃花 陈海飞 李群益 施孝金
摘 要 近年来,嵌合抗原受体T细胞(chimeric antigen recepto antigen receptor, CAR)导入到T细胞内后得到的一种改造过的T细胞,这种T细胞已具有特异性地结合肿瘤抗原的能力,经体外规模化增殖后,以适合的剂型回输至患者体内,即能发挥识别并清除肿瘤细胞的作用。CAR为跨膜融合蛋白,由胞外部分和胞内信号域组成,其中胞外部分包括单链可变片段、铰链区和跨膜区,它们被有序组装在T细胞上。CAR-T细胞的CAR融合了两种单独的蛋白结构域,一种赋予T细胞识别肿瘤抗原能力,另一种刺激T细胞活化[1]。在CAR-T细胞识别肿瘤抗原的同时,T细胞活化,继而发挥T细胞杀伤作用。
CAR-T细胞的制备及应用过程大致为:先自肿瘤患者身上抽取一定量的血液,分离出白细胞、T细胞,然后对T细胞进行基因工程技术改造,得到CAR-T细胞,后者能够识别某些肿瘤细胞表面的特定标志物。CAR-T细胞经体外增殖,再以适合的剂型回输至患者体内,发挥识别并清除肿瘤细胞的作用。
发展历程
以色列免疫学家Gross等[2-3]和Eshhar等[4]于20世纪90年代初开发了第一代CAR-T细胞。美国血液学家Porter等[5]于2011年在宾夕法尼亚大学儿童医院进行了首项CAR-T细胞治疗临床试验。2013年Grupp等[6]报告,1例经多次治疗、反复复发的儿童B细胞急性淋巴细胞白血病(B-cell acute lymphoblastic leukemia, B-ALL)患者在接受抗CD19的CAR-T细胞治疗后获得治愈。2017年美国FDA批准了第一个CAR-T细胞产品诺华制药公司的tisagenlecleucel,用于治疗复发或难治性B-ALL,标志着CAR?T细胞免疫疗法就此正式进入临床应用。 自提出CAR-T细胞概念至今,CAR-T细胞的发展已历经三代。第一代CAR-T细胞采用CD3的免疫受体酪氨酸激活基序(immunoreceptor tyrosine-based activation motif)作为其受体胞内域的刺激信号,但CAR-T细胞在回输至患者体内后无法增殖,仅产生一过性效应。第二代CAR-T细胞的受体胞内域采用CD28或4-1BB共刺激因子,显著增强了CAR-T细胞的增殖、细胞因子分泌和肿瘤细胞清除能力[7-8],目前已获临床应用的就是第二代CAR-T细胞产品。第三代CAR-T细胞的受体胞内域采用多种共刺激因子,如CD28和4-1BB,或CD28和OX40[9]。
2 CAR-T细胞的临床应用
治疗血液系统肿瘤
CAR-T细胞对血液系统肿瘤的疗效显著。CD19是B细胞发育所必需的,其在B细胞恶性肿瘤上高表达,但在B细胞谱系外无表达。因此,特异性地靶向CD19的CAR-T细胞能有效治疗B细胞恶性肿瘤,包括复发或难治性B-ALL、慢性淋巴细胞白血病和淋巴瘤。目前,美国FDA批准的两个CAR-T细胞产品均靶向CD19[10]。不过,尽管抗CD19的CAR-T细胞的疗效突出,但仍有部分患者在治疗后复发。大多数B-ALL也高表达CD22。Fry等[11]进行了一项靶向CD22的CAR-T细胞治疗B-ALL患者的临床研究,结果显示有73%(11/15例)的患者获得完全缓解。该研究还发现,抗原逃逸是B-ALL获得性耐药的一种机制。但与抗原丢失不同的是,经靶向CD22的CAR-T细胞治疗后的复发与CD22的表达减少有关。针对抗原逃逸问题,研究者们也在尝试开发靶向多种肿瘤抗原如CD19/CD22的CAR-T细胞,以同时识别CD19和CD22。
治疗实体瘤
CAR-T细胞对难治性淋巴细胞白血病和非霍奇金淋巴瘤疗效显著,但对实体瘤疗效欠佳,要用于实体瘤治疗还面临很大的挑战。例如,实体瘤组织致密,CAR-T细胞在实体瘤组织中的浸润性很低;实体瘤的免疫抑制性微环境会导致CAR-T细胞衰竭;CAR-T细胞治疗实体瘤易发生抗原逃逸造成的脱靶效应等。目前,一些开发公司正在进行CAR-T细胞治疗实体瘤的临床研究,这些CAR-T细胞靶向癌胚抗原、表皮生长因子受体和人表皮生长因子受体-2[12]等。初步研究结果提示,CAR-T细胞治疗实体瘤安全,但疗效还待提高。CAR-T细胞治疗实体瘤的现主要问题是须增强CAR-T细胞对实体瘤组织的浸润能力,可采用的策略包括:一是可通过传统的肿瘤放、化疗方法先诱导产生局部炎症状态,以利于随后使用的CAR-T细胞对实体瘤的渗透;二是再在CAR-T细胞上导入趋化因子受体,利用此