综述:CAR-T 治疗白血病的前世今生

2017-05-10 11:02 来源:丁香园 作者:somnus
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嵌合抗原受体 T 细胞(CARTs)能够克服其他免疫治疗存在的诸多限制,近年来在血液肿瘤治疗方面的进展有目共睹。美国宾夕法尼亚大学血液肿瘤科 Orlowski 教授等在 British Journal Of Haematology 发表了一篇综述,对当前急性及慢性白血病患者的临床试验数据进行了梳理,并探讨了可能进一步提高 CART 治疗效果及安全性的一些方法。让我们一起来学习下吧。

靶向 CD19 的 CARTs

 CD19 作为常见的靶点之一,在急性淋巴细胞白血病(ALL)、慢性髓系白血病(CLL)、非霍奇金淋巴瘤(NHL)等 B 细胞系的肿瘤中持续表达,且可能与多发性骨髓瘤(MM)的病理进程有关。此外,该抗原仅在 B 细胞表达,因此在杀伤相应肿瘤细胞的同时,不产生非血液学的毒性作用。

  • CLL

 CLL 是成人最常见的慢性白血病,异基因造血干细胞移植(allo-SCT)是其有效治疗方案,但众多复发/难治性患者因年龄、合并症、缺乏合适供者等原因未能进行。

CLL 是第一个见证二代 CARTs 潜力的疾病, Memorial Sloan Kettering 癌症中心(MSKCC)将包含靶向 CD19 的单链可变区及 CD28 共刺激区的 CARTs 在 8 例化疗耐药的 CLL 患者中应用,结果表明这些 T 细胞能够进入所有的白血病微环境并持续数周,包括血液、骨髓、淋巴结及相应器官。

包含靶向 CD19 的单链可变区及 4-1BB 共刺激区的 CARTs 初始疗效也让人非常振奋,美国宾夕法尼亚大学(PENN)的 3 例患者中有 2 例经治疗达到完全缓解(CR),另 1 例患者达明显部分缓解(PR)。这些结果标志着 CARTs 在体内大规模扩增,并长时间维持功能,进入并杀伤肿瘤灶。

该临床试验的进一步研究纳入 14 例患者,总缓解率(ORR)57%,达 CR 的患者最小残留病(MRD)阴性,超过 4 年的随访中无复发。初次输注 CARTs 后 3 年,可通过外周血流式细胞术及聚合酶链式反应检测到 CARTs ,细胞因子的产生及体外对 CD19 抗原的反应表明其功能可长时间维持。

美国国家癌症研究所(NCI)采用 19-CD28ζ CARTs 治疗 CLL 结果也显示非常有效,3/4 的患者达持续 CR。

以上数据表明了 CARTs 在复发/难治性 CLL 中的疗效及达 CR 明显的持久性。

  • ALL

靶向 CD19 的 CARTs 治疗复发/难治性 ALL 取得了空前的成功,缓解率达 70-93%。

PENN 及费城儿童医院(CHOP)的数据显示,30例复发/难治性ALL患者输注CART 1个月后CRR 90%。CART 在 68% 患者体内持续作用,无病生存率 67%,第 6 个月时的 OS 为 78%,19 例患者在 24 月时仍无病生存,其中 15 例患者未接受进一步治疗,仅 3 例患者行 allo-SCT。与 PENN 开展的 CLL 患者的临床试验相似,CARTs 扩增的失败与缺乏治疗反应相关。

 Fred Hutchinson 癌症研究中心进行的一项研究采用 19-4-1BBζ CART 治疗复发/难治性 ALL 患者,30 例患者淋巴细胞减少后采用环磷酰胺(Cy)合用或不合用氟达拉滨(Flu)治疗。其他研究也反映了这一方案的有效性,所有患者均达骨髓形态学CR,86% 的患者 MRD 阴性,7/8 仅接受 Cy 治疗的患者复发,6 例出现 CD19 阳性原始细胞及 CARTs 的丢失,接受 Cy/Flu治疗的患者仅 1/17 复发。

 MSKCC 采用 19-CD28ζ CART 治疗的研究缓解率更高。16 例复发/难治性 ALL 患者采用补救性化疗后 Cy 治疗以减少淋巴细胞,88% 的患者达 CR,绝大多数 MR 阴性,10 例患者中 7 例行 allo-SCT,随访至 24 月,未见复发;未行 allo-SCT 的患者,CARTs 持续时间达 3 个月。

 NCI 同样在 Cy/Flu 处理后,采用 19-CD28ζ CART 治疗 20 例 ALL 及 1 例 NHL 患者, 70% 的 B 细胞系 ALL 患者达 CR,60% MRD 阴性,10 例患者行 allo-SCT,9.7 个月时的 O S为 51.6%,CART 持续时间 68 个月。

以上数据表明了 CART19 治疗 ALL 的显著疗效。虽然仍存在复发,但多数患者能在未行后续 allo-SCT 的情况下持续缓解。因此,CART 治疗可能成为复发/难治性ALL患者最有效的治疗方案之一。是否 CART 治疗能早期应用于此类患者及其与 allo-SCT的治疗之间如何协调有待确定,且将成为以后临床试验的主题。

CART19 相关毒性

  • 细胞因子风暴

细胞因子释放综合征(CRS)是一种因细胞因子的显著升高引起的系统性炎症反应,同时伴有 CARTs 的迅速体内活化及增殖,通常在首次输注后数天内发生。其初始的标志性临床表现:发热、流感样症状,可迅速进展为血管扩张性休克、毛细血管渗漏及呼吸功能损伤等重度 CRS (sCRS)的表现。多数 CARTs 治疗的患者均会出现 CRS,27%~64% 的患者出现 sCRS。

常见的实验室检查异常:储铁蛋白水平 >10×103μg/L,有时可>100×103g/L,C 反应蛋白(CRP)升高,纤维蛋白原降低,IL6、IFN-γ、sIL2Rα 等细胞因子也有显著升高。

众多研究致力于寻找能够预测 sCRS 进展的标志物,尽管结果各不相同,但越来越多的证据表明:输注细胞的量、肿瘤负荷、淋巴细胞缩减的治疗方案、CART 增殖高峰的增高均对 CRS 的产生有重要作用。

有研究表明,IL6 受体拮抗剂妥珠单抗可迅速改善 CRS 症状,较类固醇毒性有限,是治疗 CRS 较好的选择。

  • 神经毒性

神经毒性包括谵妄、脑病及抽搐,由系统性、大量的炎症因子穿过血脑屏障或直接在中枢神经系统产生引起。尽管 FHCC 的研究表明,血清 IL6 第一天的浓度 ≥30 pg/ml 可能提示严重的神经毒性,但这些临床症状的产生与系统性 CRS 似乎并无明确关系,对抗 IL6 受体治疗也无明显反应。

  • B 细胞发育不全

B 细胞发育不全及低丙种球蛋白血症是有功能 CART 持续存在的生物学标志,持续性的 B 细胞发育不全最大的风险是机会性感染,可通过免疫球蛋白输注缓解。CART 19 治疗后持续性 B 细胞发育不全患者的长期结果还不知晓,严重感染目前为止也无明显上升。

AML 中 CARTs 的应用

CARTs 应用于 AML 的临床研究目前虽不及 CLL 和 ALL,但未来仍有巨大的发展潜力。当前,AML 的 CART 治疗最大障碍是确定合适的抗原靶位,以下几个靶位临床试验探索较多:

  • CD123

CD123 在造血细胞持续性表达,白血病细胞中表达上调,但靶向 CD123 的 CARTs 细胞可能会导致不可逆的骨髓细胞清除。此外,CD123 在包括内皮细胞在内的非血液组织也有表达,可能引起其他毒性。

  • CD33

CD33 在白血病细胞中异质性表达,约 75% 的患者有 CD33 阳性的肿瘤细胞,CD33 剪接体变异影响其蛋白结构,因此当前靶向 CD33 的治疗方案可能无效。正常的骨髓细胞及其他组织如肝脏中的巨噬细胞也表达 CD33,因此对这些组织也可能有毒性。有临床前研究证明抗 CD33 CART 在抗白血病的同时引起了明显的骨髓毒性。

  • lewis Y抗原

lewis Y 抗原(LeY)是一种与 Lewis 血型抗原相关的寡糖结构,在其他组织表达极少,在多种包括 AML 在内的肿瘤中均有表达。

一项逆转录病毒诱导的 LeY-CD28ζ CART 治疗 AML 患者的研究结果显示:3 例细胞 MRD 阳性的患者中,2 例治疗后仍为 MRD 阳性,仅 1 例转阴,但在治疗 5 个月内复发,1 例形态学阳性的患者外周血肿瘤细胞一过性减少。其抗肿瘤治疗失败的原因不明。

  • 叶酸受体β

AML 肿瘤细胞中叶酸受体β(FRβ)上调,应用 4-1BBζ CARTs 进行的临床前研究显示出强大的杀伤白血病能力,但保留了正常的 CD34 阳性细胞。同时,研究人员采用全反式维甲酸(ATRA)上调靶抗原,提高了其杀伤肿瘤细胞的能力。通过上调抗原提高药物杀伤能力的方法值得探索。

构建更好的 CART

  • 优化 CARTs 构建的起始原料

 CD4/CD8 阳性 T 细胞的绝对数、表型【幼稚T细胞(TN)、中央记忆型T细胞(TCM)或效应T细胞(TEM/EMRA)】、先前治疗方案的毒副作用等在不同患者间各不相同,对产生高质量的 CARTs 有显著影响。有研究表明 TN 、 SCM 及 TCM 较TEM/EMRA 构建的 CARTs 抗肿瘤效应更强,增加这类细胞群的方法包括:提前分选、加入 IL7、IL15 及 IL21 共培养等。

T 细胞对刺激的增殖能力在各种疾病间各不相同,CLL 患者的 T 细胞通常很难扩增,并且活性较 ALL 稍差。产生这些差异的原因不明,以下解释供参考:CLL 常见的治疗方案可能对T细胞有长期的负面影响,或 CLL 患者的 T 细胞因暴露于高抗原负载及免疫抑制因子而几近衰竭。

此外,也可采用供者来源的健康 T 细胞构建“现成的CARTs”,该方法的问题在于 MHC 很难匹配,当前通过转录激活因子样效应物核酸酶(TALENT)及规律成簇间隔短回文重复序列(CRISPR)等基因编辑技术,可有效的移除 MHC 分子,T 细胞受体(TCRs)、CD 抗原及其他供者 T 细胞的蛋白,避免同种异体反应。

未来将有更多临床试验评估这些方案的有效性,CART 的构建及应用可能产生巨大的进步。

  • 不同 CART19 构建的经验

有研究表明含有 4-1BB 区的 CARTs 能够维持功能长达几年时间,而 CD28 CARTs 仅能维持数月,可能是通过 scFvs、共刺激区、胞内信号、细胞代谢的相互作用。CART 杀伤能力的下降与增值能力差、细胞因子产生减少、抑制性受体的增加及转录模式的改变及细胞调网概率的增加有关。

早期 T 细胞内代谢紊乱也能作为 T 细胞衰竭的启动因素,胞内共刺激区可能在不同程度上改善这一现象。总之,加上共刺激区的 CARTs 可能是模仿自然免疫反应最理想的工具。

  • 防止 CD19 阴性患者的复发

白血病细胞 CD19 的丢失是由于可变性剪接破坏了其抗原表位,采用包含多种抗原的T细胞做成“CART鸡尾酒”,或可减少肿瘤逃逸。有研究采用抗 CD19 和 CD123 治疗 B 细胞性 ALL,构建了一个能够表达多种 CARs 的 T 细胞或一个双特异性的CAR,从而达到减少肿瘤免疫逃逸的目的。

  • 提高 CARTs 安全性

构建需要多抗原或附加信号激活的 CART 能够提高区分肿瘤和正常组织的能力,从而减少毒副作用,增加这些抗原可能对 AML患者效果较好。

  • 艰难前行:CART 的免疫障碍

调节T细胞、抑制性细胞因子、化学介质及免疫检查点抑制剂有 T 细胞毒性。

PD-1/PD-L1 在众多血液肿瘤的治疗中至关重要,CART 很可能像调节性 T 细胞一样被 PD-L1 表达所制,PD-1 抑制剂可能打破这种相互作用,导致 CART 毒性的增加。采用基因编辑工具干扰 PD-1在T细胞表面的表达,从而干扰抑制性信号通路,可能不失为一种有效方法。

此外,将 PD-1 受体和 AR 结构结合,以启动 PD-L1 在 TEMs 的表达,进一步增加 CART 细胞因子的分泌、增殖及相关酶的表达,也能更好的控制肿瘤。

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编辑: 张莹

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