CAR-T細胞治療實體瘤的挑戰與思考

劉洋 朱宏麗 韓為東

CAR-T細胞治療實體瘤的挑戰與思考

劉洋①②朱宏麗②韓為東①

韓為東教授，醫學博士，主任醫師，博士研究生導師。現任解放軍總醫院生物治療病區科主任，生命科學院免疫及分子生物學研究室主任，國家研究型醫院生物治療分會主任委員。從事腫瘤生物治療研究工作20余年，致力于表觀遺傳學藥物在腫瘤治療方面的機制研究和臨床應用的探索。在國內首創CAR-T細胞制備體系并進行相關臨床研究，已獲得相應專利。近5年來，先后負責并承擔10余項國家級課題基金項目。作為第一作者或通信作者發表SCI論文110余篇，專利總計26項。

針對CD19靶點的嵌合抗原受體（chimeric antigen receptor，CAR）T細胞在B細胞惡性血液系統腫瘤治療中取得的成功，證實了抗原特異性靶向免疫細胞對腫瘤治療的臨床價值。同時這一發現也激發了CAR-T細胞技術的拓展應用性研究，多項CART細胞治療實體瘤的臨床前研究和臨床研究正在開展。然而實體腫瘤和血液腫瘤本身特質上的差異決定了這種治療模式必須重新斟酌細胞治療本身的特點、作用規律等因素。本文討論了CAR-T細胞治療實體瘤相關的安全性管控措施、腫瘤靶點選擇、預處理及聯合治療，并通過相關的實踐經驗展望該治療方式的未來發展方向。

嵌合抗原受體T細胞 實體腫瘤 治療模式

近年來，針對CD19靶點的嵌合抗原受體（chime?ric antigen receptor，CAR）T細胞在B細胞惡性血液系統腫瘤治療中取得了突出的進步［1］。特別是在臨床應用中，多項研究證實了CAR-T細胞對CD19陽性的復發難治性白血病細胞的靶向殺傷作用以及高緩解率（80%～90%）。這一事實不僅再次證實了免疫細胞治療的臨床價值，同時也激發了免疫學學者和臨床醫師對于其他腫瘤相關抗原和CAR-T細胞技術方面拓展應用的研究熱情，多項CAR-T細胞治療實體瘤的臨床研究已在招募和研究過程中。然而在實體瘤中應用CAR-T細胞面臨著諸多問題，實體腫瘤和血液腫瘤本身特質上的差異決定了這種治療模式必須重新斟酌細胞治療本身的特點、作用規律等因素。例如，如何將輸注的CAR-T細胞從外周血中精準地“歸巢”至腫瘤局部從而發揮殺傷作用仍然是一個巨大的挑戰。本文歸納了多項CAR-T細胞治療實體瘤的研究供臨床參考。

1 安全性

不同于CD19僅表達于B細胞，實體瘤相關的腫瘤抗原往往不僅表達于腫瘤組織，在正常組織中亦可有低水平的表達，部分抗原甚至還有維持組織正常生理功能的作用。因此，盡管現行CAR-T細胞治療采用了階梯式劑量爬升的輸注方式，盡可能減少不良事件（adverse event，AE）的發生，但不良反應仍然存在，其中最為突出的是脫靶效應（on-target off tu?mor effects）。如CAR-T細胞在清除表達相應抗原的腫瘤細胞同時，也可能攻擊表達相同抗原的正常組織。本研究團隊在臨床實踐中觀察到，CAR-T細胞在非腫瘤組織中接觸抗原被激活、增殖，并釋放大量炎性因子而導致局部臟器的免疫損傷甚至誘發細胞因子風暴，引發嚴重甚至致死性AE。基于上述考慮，一種策略是提高CAR-T細胞的識別特異性，即通過技術改進使得CAR-T細胞必須同時識別兩種不同抗原才能發揮免疫殺傷作用，減少攻擊正常組織的可能［2］；而另一種策略與此相反，通過調整CAR-T細胞的殺傷活性（如降低CAR-T細胞與靶細胞的親和力）從而減少對于抗原低表達正常組織的攻擊。從理論上分析，雖然前者的腫瘤清除能力更強，但雙靶位的特點必然導致治療對象選擇的受限；后者盡管CART細胞攻擊能力降低，但拓寬了腫瘤抗原的選擇譜，降低了適應證的門檻［3］。這兩種實體瘤CAR-T細胞治療策略的研究大部分處于臨床試驗初期，甚至臨床前或基礎研究階段，究竟孰優孰劣還亟需未來臨床實踐的檢驗。

2 靶點的選擇

靶點的選擇是實體腫瘤CAR-T治療的另一項挑戰。B細胞血液惡性腫瘤中CD19的表達幾乎達到100%，然而異質性是實體腫瘤更為突出的特點之一，這也意味著即使是同一位患者一個部位的腫瘤也并非均表達相同的腫瘤相關性抗原。即使在一個腫瘤病灶上，無一種靶抗原可以覆蓋全部的腫瘤細胞。因此，如果只用一種單靶點的CAR-T細胞治療實體腫瘤，那么理論上實體瘤高度異質性的特點就決定了其必然會復發或無法根除。檢索CAR-T治療實體瘤臨床文獻，可以發現大部分CAR-T臨床研究的有效率較低（≤20%），療效維持時間較短。本研究團隊前期以表皮生長因子受體（epidermal growth factor re?ceptor，EGFR）為靶點的CAR-T臨床研究數據顯示：在非小細胞肺癌（non-small cell lung cancer，NSCLC）的病例中，即使病理結果證實EGFR陽性的腫瘤細胞已被大量清除，10例患者中僅2例達到部分緩解（par?tial remission，PR），療效維持時間分別為2個月和10個月［4］。該研究數據提示，單一靶點的CAR-T細胞治療可能難以給實體腫瘤帶來更高的有效率和更長的無進展生存時間（progression free survival，PFS）。如果CAR-T同時針對2種靶抗原呢？從本研究團隊未發表的胰腺癌病例免疫組織化學結果推測，接近50%的上皮源性腫瘤可能適合EGFR1和HER-2組合的CAR-T治療體系。

腫瘤初始細胞（或稱腫瘤干細胞）是腫瘤治療中不可忽視的重要因素，它參與腫瘤的發生、轉移、進展以及耐藥［5］。現有理論推測，腫瘤病灶中大部分細胞是由少量腫瘤干樣細胞分化增殖而來，有效清除腫瘤干細胞將使治愈腫瘤成為可能。腫瘤干細胞生物學行為及其背后分子生物學和信號通路是當下腫瘤基礎研究的熱點之一［6］。但遺憾的是，現有關于清除腫瘤干細胞的臨床研究均未得到理想的結果，甚至無病例緩解的報道。然而，基礎研究結果提示免疫細胞可以清除處于休眠狀態且化療耐藥的腫瘤干細胞，提示調整合適的靶抗原CAR-T或許可以從“源頭”治療腫瘤［7］。為分離、獲得純度更高的腫瘤干細胞，研究通常選擇細胞表面分子CD44、CD133、ABCG2作為標記物進行篩選，這些細胞表面分子亦可作為CAR-T細胞的靶抗原［6］。本研究團隊發現，CD133是一個極具潛力的CAR-T細胞靶抗原，它不僅可以用于分離上皮源性腫瘤的腫瘤干細胞，同時也是循環中內皮祖細胞的細胞表面標記，同時后者更被認為是腫瘤遠處轉移前微環境的必需細胞類型［8］。因此，CAR-T-CD133具有潛在“雙靶”的特點，本研究團隊已于2016年注冊了以CD133為靶點的CART細胞臨床研究（NCT02541370）。

多種CAR-T細胞多靶點的組合治療應以何種方式進行？是應該多種CAR-T一次性混合輸注治療，還是不同CAR-T細胞依次“序貫性”治療。目前的認識和實踐經驗提示，CAR-T細胞輸注后體內同樣可以產生抗體，抑制其靶向殺傷作用，如選擇鼠源的抗體序列構建CAR分子，可以從回輸受試者體內檢測到相應人抗鼠抗體（human anti-mouse antibody，HA?MA）。這可能意味著，混合性輸注CAR-T不僅加大了治療的風險，而且一次性混合輸注可能產生多重靶點的CAR細胞耐藥。因此，針對多種CAR-T聯合治療的模式，本研究團隊更傾向于不同細胞依次回輸，而不是同時回輸。

3 CAR-T細胞的體內歸巢與活化維持

將細胞歸巢至腫瘤局部并且活化增殖是CAR-T細胞治療起效的關鍵步驟。只有從外周血遷移至腫瘤部位的CAR-T細胞才有機會殺傷腫瘤。因此，有學者正在通過動物模型研究試圖改變CAR-T本身的一些特性來增強細胞遷移至腫瘤的能力和效率［9］。CAR-T修飾性研究需要謹慎地開展大量安全性評估，因此該項研究目前仍徘徊于臨床前階段。在臨床實踐中，則往往通過已有藥物或臨床已獲批的方法，如放化療、免疫檢查點抑制劑或激活劑、小分子靶向藥物等來嘗試解決CAR-T細胞進入腫瘤病灶的問題。

部分化療藥物不僅是細胞毒性藥物，同時也是免疫佐劑。合適的化療藥物配伍可以增強腫瘤細胞的免疫原性，減少腫瘤免疫抑制因素，激發和增強免疫反應，從而提高CAR-T細胞本身的抗瘤活性［10］。如白蛋白紫杉醇為目前公認的可以減少腫瘤間質的藥物，通過減少間質成分可能幫助CAR-T細胞浸潤至腫瘤病灶內部；再如環磷酰胺可以有效地清除腫瘤內源性的淋巴細胞和體內免疫抑制性細胞，從而有利于CAR-T細胞的體內擴增和療效維持。本研究團隊目前開展的臨床研究（CAR-T-EGFR NCT01869166，CAR-T-HER2 NCT 01935843，CAR-T-CD133 NCT02541370，CAR-T-Mesot helin NCT02580747）中。實體腫瘤預處理通常采用白蛋白結合型紫杉醇+環玲酰胺的聯合方案；血液腫瘤多以福達拉濱+環玲酰胺為基礎的預處理方案。另外，福達拉濱和環磷酰胺常被用于血液腫瘤的CAR-T細胞預處理。

局部放療可以引發全身抗腫瘤免疫反應的增強。研究發現，局部放療可以增加腫瘤內的淋巴細胞數量，少數病例甚至會出現未照射病灶的縮小，即遠端效應［10］。不同研究顯示，局部放療可以增加腫瘤抗原的釋放和表達，增強腫瘤局部的免疫細胞趨化效應，同時提高DC細胞活性等，從而觸發和加強“免疫環”的諸多環節［11］。如果將CAR-T細胞與局部放療相結合是否會在抗腫瘤機制上產生互補效應？放療能否提高和改善細胞治療的療效？上述問題均有待于進一步研究和探討。

4“強化CAR-T”策略的選擇

通過修飾CAR-T細胞本身來“升級”其抗瘤活性也成為提高療效的策略之一［9］。基因修飾技術可以使CAR-T細胞在被激活的同時表達和釋放IL-12以及溶瘤病毒。另外一項策略，可從富含腫瘤新抗原特異性的T細胞（tumor neoantigen-specific TCR T cell）中進行CAR-T細胞培養。研究顯示，低劑量地西他濱可以顯著拓展外周血T細胞的TCR庫［12］。因此，從表觀藥物治療后的患者中采血或許可以培養出更為“強大”的CAR-T細胞。

5 展望

盡管困難重重，但是實體瘤的CAR-T細胞治療仍然是值得期待的。修飾CAR-T細胞本身或CAR-T細胞與現有治療的聯合這兩種研究方向均為提高CART細胞治療實體瘤的療效帶來希望。實體瘤細胞本身異質性、等級性、抗原遷移以及微環境免疫抑制等特點，以及對CAR-T細胞自身特性的認知進一步深入，促使本研究團隊對CAR-T細胞在實體瘤治療中的應用產生新的認識和大膽的假設，即新輔助預處理下的多靶點CAR-T細胞的雞尾酒聯合治療模式。本研究團隊相信，在未來運用CAR-T細胞對腫瘤進行精確、多靶點更替式的打擊可能會改變晚期腫瘤的治療和管理模式：即從最佳支持走向積極治愈。

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（2017-02-23收稿）（2017-04-05修回）

（編輯：孫喜佳 校對：鄭莉）

劉洋 專業方向為腫瘤免疫治療。

Chimeric antigen receptor T cell based therapeutic modality in solid tumors

Yang LIU1,2,Hongli ZHU2,Weidong HAN1

Weidong HAN;E-mail:hanwdrsw69@yahoo.com
1Department of Molecular and Immunology,Chinese PLA General Hospital,Beijing 100853,China;2Department of Geriatric Hematology,Chinese PLA General Hospital,Beijing 100853,China

The CD19-targeted chimeric antigen receptor(CAR)T-cell treatment has achieved clinical success in treating B-cell lineage hematopoietic malignancies.This accomplishment involved the precise and efficient elimination of tumor cells by tumor-associated antigen-redirected immune cells.As a result,the reinitiation of several CAR T-cell(CART)based clinical trials in solid tumors was promoted.However,developing a feasible and efficient CAR T based therapeutic modality for solid tumors is urgently needed given the differential properties between liquid and solid tumors.In this review,we discuss the advances in the management of cytotherapeutic modality for solid tumors.The aspects considered include toxicity management,target selection,and primer or conditioning treatment.

chimeric antigen receptor T cell,solid tumors,therapeutic modality

10.3969/j.issn.1000-8179.2017.09.201

E-mail：liuyang301blood@163.com

①解放軍總醫院生命科學院生物治療病區（北京市100853）；②老年血液科

韓為東 hanwdrsw69@yahoo.com