嵌合抗原受體T細胞治療惡性腫瘤的研究進展

常 征，陳學(xué)武，王 麗，于黎鑫

(山東齊都藥業(yè)有限公司，山東 淄博 255000)

嵌合抗原受體T細胞免疫療法(Chimeric Antigen Receptor T－Cell Immunotherapy，CAR－T)是近年來迅速發(fā)展的腫瘤過繼免疫治療方法［1］。和其他免疫療法類似，其基本原理是利用病人自身的免疫細胞來清除癌細胞，但與傳統(tǒng)免疫治療方法不同的是，這種細胞療法利用基因工程技術(shù)，通過逆轉(zhuǎn)錄病毒和慢病毒載體、轉(zhuǎn)座系統(tǒng)(如SB轉(zhuǎn)座系統(tǒng))或直接將mRNA轉(zhuǎn)導(dǎo)到T細胞內(nèi)，給T細胞加入一個能識別腫瘤細胞，并且同時激活T細胞殺死腫瘤細胞的嵌合抗體，這些T細胞進行擴增后回輸?shù)交颊唧w內(nèi)，使免疫細胞具有特異性識別和殺傷腫瘤的能力［2］。目前該免疫療法在晚期難治性白血病和淋巴瘤患者中進行的早期臨床試驗已經(jīng)顯示出非常振奮人心的結(jié)果［3，4］。

1 CAR結(jié)構(gòu)

CAR是人工構(gòu)建的融合基因編碼的跨膜分子，由胞外區(qū)、胞內(nèi)區(qū)和跨膜區(qū)構(gòu)成。胞外區(qū)負(fù)責(zé)抗原的識別，胞內(nèi)區(qū)負(fù)責(zé)信號的轉(zhuǎn)導(dǎo)，跨膜區(qū)連接胞外區(qū)和胞內(nèi)區(qū)，對每一個區(qū)域的不同設(shè)計直接影響CAR－T功能的發(fā)揮［5］。膜外區(qū)為由單鏈可變片段(scFv)組成的抗原結(jié)合區(qū)，可特異性地識別并結(jié)合腫瘤細胞表面的抗原，使CAR－T對腫瘤抗原識別具有非MHC限制性和高親和力的特點。目前已經(jīng)設(shè)計了能識別多種腫瘤抗原的 scFv，如 CD19、CD20、EGFR、Her2/neu、GD2、PSMA、CAIX 及 ROR1 等［6］。跨膜區(qū)在 T 細胞活化中起著重要的作用，對跨膜區(qū)不同的設(shè)計影響導(dǎo)入的CAR基因的表達能力，Pule等［7］證明包含 CD28的跨膜 區(qū)表達CAR的能力最強，目前設(shè)計用于CAR的跨膜區(qū)有:H2－Kb、CD4、CD7、CD8、CD28 等［8］。膜內(nèi)區(qū)為細胞內(nèi)信號轉(zhuǎn)導(dǎo)區(qū)，胞外區(qū)和胞內(nèi)區(qū)的信號傳導(dǎo)結(jié)構(gòu)域相耦聯(lián)，如TCRζ(CD3－ζ)或 FcRγ［9］。當(dāng) scFv 與其識別的抗原結(jié)合時，會通過TCRζ向胞內(nèi)傳導(dǎo)TCR樣的信號。通過對胞內(nèi)區(qū)的不斷修飾改進，使CAR－T細胞與腫瘤表面抗原結(jié)合后，更充分激活并產(chǎn)生強烈的免疫應(yīng)答反應(yīng)，從而殺傷腫瘤細胞。此外，也可將趨化因子受體連接到CAR－T細胞上，使CAR－T細胞定向轉(zhuǎn)移到腫瘤部。

2 CAR－T的發(fā)展

從1989年Dotti等［10］最初提出嵌合抗原受體T細胞免疫療法概念，到目前臨床試驗治療白血病上取得突破性進展已有將近26年時間，經(jīng)不斷的科研和轉(zhuǎn)化，CAR－T細胞技術(shù)已經(jīng)發(fā)展出3代［11］。

第一代CAR－T將免疫球蛋白樣scFv和FcεRI受體(γ鏈)或CD3復(fù)合物(ζ鏈)胞內(nèi)結(jié)構(gòu)域融合形成嵌合受體，雖然能夠介導(dǎo)對腫瘤細胞的殺傷作用，但是不轉(zhuǎn)導(dǎo)增殖信號和誘導(dǎo)細胞因子產(chǎn)生，并且體內(nèi)持續(xù)作用時間不長。

第二代 CAR－T細胞加入了共刺激分子，如 CD27、CD28、CD134(OX40)，或 CD137(4 －1BB)［12］。這些共刺激分子能提供不同的效應(yīng)功能，例如增殖和細胞因子的產(chǎn)生。一項使用針對CD19特異性的第二代CAR－T治療1例晚期濾泡淋巴瘤的臨床試驗中，觀察到患者在治療后的第36周骨髓中CD19+細胞仍檢測不到，患者獲得了明顯緩解持續(xù)超過32 周［13］。

第三代CAR－T包含了更多的共刺激分子結(jié)構(gòu)域，例如4－1BB(CD137)、OX40(CD134)、CD27、可誘導(dǎo)共刺激分子，以提高T細胞的細胞毒活性、增殖性與存活時間，促進細胞因子的釋放［14］。Daffis等［15］通過第三代 CAR －T治療難治性慢性淋巴細胞細胞白血病，給予患者低劑量的CAR－T過繼回輸，發(fā)現(xiàn)回輸體內(nèi)后CAR－T擴增超過1000倍，并在血液和骨髓中持續(xù)高水平存在達6個月之久，骨髓中白血病細胞也被清除，治療之后患者的緩解持續(xù)時間達10個月。有部分CAR－T甚至具有記憶細胞的特點，再次接觸白血病細胞時會產(chǎn)生快速反應(yīng)。此外，目前正在進行的一項Ⅰ期臨床試驗顯示，靶向B細胞淋巴瘤CD20的第三代CAR－T治療效果也較好，患者耐受良好，無明顯毒副作用［16］。

3 CAR－T優(yōu)勢

CAR－T利用基因工程技術(shù)給T細胞加入一個能識別腫瘤細胞，并且同時激活T細胞殺死腫瘤細胞的嵌合抗體，靶向殺死癌細胞。其優(yōu)勢主要體現(xiàn)在:①精準(zhǔn)殺傷腫瘤細胞。由于CAR－T細胞是應(yīng)用基因修飾病人自體的T細胞，利用抗原抗體結(jié)合的機制，能克服腫瘤細胞通過下調(diào)MHC分子表達以及降低抗原遞呈等免疫逃逸，讓腫瘤細胞無所逃遁;②多靶向殺傷腫瘤細胞［17］。CAR既可以利用腫瘤蛋白質(zhì)抗原，又可利用糖脂類非蛋白質(zhì)抗原，擴大了腫瘤抗原靶點范圍;③殺傷范圍更廣。鑒于很多腫瘤細胞表達相同的腫瘤抗原，針對某一種腫瘤抗原的CAR基因構(gòu)建一旦完成，便可以被廣泛利用;④殺瘤效果更持久。新一代CAR結(jié)構(gòu)中加入了促進T細胞增殖與活化的基因序列，能保證T細胞進入體內(nèi)后還可以增殖，CAR－T細胞具有免疫記憶功能，可以長期在體內(nèi)存活［18］。

4 CAR－T相關(guān)臨床試驗

目前，世界各國都在積極開展CAR－T療法的臨床試驗(見表1、2)［19］。其中，美國開展試驗數(shù)目最多，試驗數(shù)量達41項，占據(jù)了全球CAR－T療法臨床試驗量的74.5%。在美國臨床試驗注冊官網(wǎng)上，截至目前正在招募、尚未招募或還在籌備中的CAR－T療法臨床試驗有55個，其中大部分(42個)為血液腫瘤試驗，涉及急性淋巴細胞白血病(ALL)、慢性淋巴細胞白血病(CLL)、B細胞淋巴瘤/白血病、霍奇金淋巴瘤和非霍奇金淋巴瘤。剩下的13個是實體瘤試驗，涉及頭頸癌、乳腺癌、膠質(zhì)瘤、間皮瘤、黑色素瘤、神經(jīng)母細胞瘤、前列腺癌、胰腺癌等［20］。雖然中國在CAR－T療法領(lǐng)域起步較晚，但目前北京大學(xué)腫瘤醫(yī)院和解放軍總醫(yī)院也已經(jīng)開展相關(guān)臨床試驗。

表1 CAR－T用于血液病的臨床試驗

表2 CAR－T用于實體腫瘤的臨床試驗

續(xù)表2:

5 CAR－T應(yīng)用前景

目前的腫瘤免疫治療還處于剛剛起步階段，CAR－T的結(jié)構(gòu)形式到目前為止經(jīng)歷了三代發(fā)展，每一代的發(fā)展都較前代在活化、增殖能力、抗瘤活性及體內(nèi)持續(xù)時間方面有所提高，并且出現(xiàn)了一些衍生形式。CAR－T細胞治療也只是對部分血液腫瘤起到一定作用，對實質(zhì)性腫瘤的治療還有待突破。同時，如何將CAR－T與其他各種療法聯(lián)合使用，如化療、放療、腫瘤疫苗、抗體等療法，以達到最佳的臨床療效，是將來腫瘤綜合治療亟需解決的一個問題。我們相信，隨著轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)研究的不斷深入，21世紀(jì)將是免疫治療能夠走向腫瘤治療中心舞臺的時代。

［1］Sadelain M，Rivière I，Brentjens R.Targeting tumours with genetically enhanced T lymphocytes［J］.Nat Rev Cancer，2003，3(1):35 －45.

［2］Melenhorst JJ，Levine BL.Innovation and opportunity for chimeric antigen receptor targeted T cells［J］.Cytotherapy，2013，15(9):1046 －1053.

［3］Mihara K，Bhattacharyya J，Kitanaka A，et al.T－cell immunotherapy with a chimeric receptor against CD38 is effective in eliminating myeloma cells［J］.Leukemia，2012，26(2):365－367.

［4］Tettamanti S，Marin V，Pizzitola I，et al.Targeting of acute myeloid leukaemia by cytokine－induced killer cells redirected with a novel CD123－specific chimeric antigen receptor［J］.Br J Haematol，2013，161(3):389－401.

［5］錢磊，崔久嵬.嵌合型抗原受體基因修飾的T細胞研究進展［J］.中國免疫學(xué)雜志，2014，30(6):850 －857.

［6］Turtle CJ，Riddell SR.Genetically retargeting CD8+lymphocyte subsets for cancer immunotherapy［J］.Curr Opin Immunol，2011，23(2):299 －305.

［7］Pulè MA，Straathof KC，Dotti G，et al.A chimeric T cell antigen receptor that augments cytokine release and supports clonal expansion of primary human T cells［J］.Mol Ther，2005，12(5):933 －941.

［8］Shi H，Liu L，Wang Z.Improving the efficacy and safety of engineered T cell therapy for cancer［J］.Cancer Lett，2013，328(2):191 －197.

［9］Yun CO，Nolan KF，Beecham EJ，et al.Targeting of T lymphocytes to melanoma cells through chimeric anti－GD3 immunoglobulin T－cell receptors［J］.Neoplasia，2000，2(5):449 －459.

［10］Dotti G，Savoldo B，Brenner M.Fifteen years of gene therapy based on chimeric antigen receptors:"are we nearly there yet"［J］.Hum Gene Ther，2009，20(11):1229－1239.

［11］黃瑩，韓雙印.嵌合抗原受體基因修飾T淋巴細胞在腫瘤免疫治療中的研究進展［J］.中華實驗外科雜志，2011，28(10):1812 －1814.

［12］Maher J，Brentjens RJ，Gunset G，et al.Human T－lymphocyte cytotoxicity and proliferation directed by a single chimeric TCRzeta/CD28 receptor［J］.Nat Biotechnol，2002，20(1):70 －75.

［13］Negishi H，Osawa T，Ogami K，et al.A critical link between Toll－like receptor 3 and type II interferon signaling pathways in antiviral innate immunity［J］.Proc Natl Acad Sci U S A，2008，105(51):20446 －20451.

［14］Brentjens RJ，Santos E，Nikhamin Y，et al.Genetically targeted T cells eradicate systemic acute lymphoblastic leukemia xenografts［J］.Clin Cancer Res，2007，13(18 Pt 1):5426－5435.

［15］Daffis S，Samuel MA，Suthar MS，et al.Toll－ like receptor 3 has a protective role against West Nile virus infection［J］.J Virol，2008，82(21):10349 －10358.

［16］Neteamg，Maródi L.Innate immune mechanisms for recognition and uptake of Candida species［J］.Trends Immunol，2010，31(9):346 －353.

［17］Leen AM，Rooney CM，F(xiàn)oster AE.Improving T cell therapy for cancer［J］.Annu Rev Immunol，2007，25:243－265.

［18］趙嫄，胡婉麗，張連生.嵌合抗原受體療法在血液腫瘤免疫治療中的研究進展與應(yīng)用前景［J］.中華臨床醫(yī)師雜志(電子版)，2014，8(6):1158 －1161.

［19］張鴻聲.嵌合抗原受體T細胞腫瘤治療的前生、今世和將來［J］.轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)雜志，2014，3(3):129 －133.

［20］蔡慧，趙蓮君，鄒征云.嵌合抗原受體基因修飾T淋巴細胞在腫瘤免疫治療中的研究［J］.現(xiàn)代腫瘤醫(yī)學(xué)，2014，22(11):2730 －2734.