CAR-T免疫療法在實體腫瘤治療中的研究進展

楊迅

（浙江省腫瘤醫院 浙江 杭州 310022）

近年來，CAR-T免疫療法除了被用來治療急性白血病和非霍奇金淋巴瘤之外，也被用來探索治療實體腫瘤、自身免疫疾病、HIV感染和移植排斥等疾病。本文簡要綜述CAR-T免疫療法在實體腫瘤的研究現狀和最新進展。

1.CAR-T免疫療法治療實體腫瘤的研究發展

黑色素瘤是皮膚腫瘤中惡性程度最高的瘤種，由于其表達大量腫瘤抗原，在以往的研究中發現應用免疫療法治療轉移性黑色素瘤療效顯著。2006年Morgan等[1]用反轉錄病毒改造T淋巴細胞并將其輸注回人體內，使其表達識別黑色素瘤分化抗原(MART-1)的T細胞抗原受體（TCR），發現黑色素瘤明顯減小。

研究發現在多形性膠質母細胞瘤(GBM)等多種實體瘤中高表達平足蛋白(podoplanin，PDPN)，其是一類表達于淋巴內皮細胞內的黏蛋白樣穿膜糖蛋白。Shiina等[2]采用慢病毒載體表達第三代CAR-T細胞，其由含CD28的PDPN特異性抗體、4-1BB和CD3zeta細胞內結構域組成，能有效抑制免疫缺陷小鼠顱內GBM移植瘤的生長。Thomas等[3]在其研究中應用GD2 CAR-T細胞治療成神經細胞瘤(NBL)，發現其持續、有效并且安全。其中臨床I/II期試驗結果表明[4]，GD2 CAR-T在治療腦膠質瘤過程中能夠在人體內長期檢測到獲得性轉移T細胞，另外有2例臨床試驗用GD2 CAR-T在治療兒童NBL中取得良好療效[5]。

美國City of Hope癌癥中心報道了一則利用腦脊液滴管注射CAR-T的方法治療一位患有致命腦癌并已經發生脊髓擴散的癌癥病人[6]。研究者通過外科手術除了該患者腦中三顆體積最大的腫瘤，然后每周6次將CAR-T細胞通過一種特制滴管輸注入大腦。已切除的腦腫瘤雖然沒有復發，但是剩余的其他腫瘤仍在進展并轉移至該患者脊髓。因此研究者設計特制的腦脊液滴管CAR-T細胞輸注入該患者的腦脊腔。僅僅在3次治療之后該患者所有的腦腫瘤均明顯縮小。而在第10次治療后，所有腫瘤均完全消失。

Zuccolotto等[7]在其研究中構建出了能夠靶向人前列腺特異性膜抗原(hPSMA)的CAR結構，該研究通過將表達有該中CAR的慢病毒載體（LV）轉染生物熒光標記的T細胞再轉移到小鼠體內，發現其有效地短暫激活外周血單核細胞（PBMC），刺激其產生細胞因子，從而對hPSMA表達陽性的前列腺癌細胞產生細胞毒作用。Hillerdal等[8]在研究中構建了第三代PSCA CAR-T細胞，其能有效殺傷PSCA陽性的腫瘤細胞；此外注射PSCA CAR-T細胞的荷瘤小鼠其腫瘤生長明顯受到抑制。臨床I期研究結果顯示[9]，6例前列腺癌患者在經過正規的化療后接受了PSMA CAR-T免疫治療，并予以低劑量IL-2持續輔助治療，其中5例患者成功治愈，而在治療期間并沒有出現明顯的不良反應。

李鵬研究組[10]在其研究中首先構建了原代的非小細胞肺癌（NSCLC）異種移植（PDX）的小鼠模型，然后再通過實驗證實NSCLC表達有前列腺干細胞抗原(PSCA)和MUC1抗原，再利用體外實驗證實了靶向PSCA和MUC1的CAR-T細胞對NSCLC細胞系的特異性及有效性。最后通過實驗發現在NSCLC的PDX小鼠模型中靶向PSCA的CAR-T可以有效抑制NSCLC腫瘤的生長，而聯合使用靶向PSCA和MUC1的CAR-T細胞可以協同消除PSCA+MUC1+的腫瘤。

有研究通過慢病毒載體轉染構建第一代和第三代靶向磷脂酰肌醇聚糖3(glypican3，GPC3)的CAR-T細胞，其在體外和體內實驗中均表現出對多種HCC細胞系的細胞毒作用，該研究表明靶向GPC3的CAR-T細胞能夠有效抑制GPC3陽性表達的HCC細胞。該研究進一步在SCID荷瘤小鼠中實驗發現瘤內注射AFP-CAR T細胞后能夠顯著抑制HepG2及AFP表達陽性的HCC腫瘤的生長[11]。

2.CAR-T突破實體瘤治療瓶頸的新研究

實體瘤的微環境由多種細胞組成，包括基質細胞、調節性T細胞(Treg)、骨髓來源的抑制細胞(MDSC)、抑制性細胞因子以及一些其他細胞所產生的抗腫瘤免疫反應，使其具有免疫抑制作用，成為所有免疫療法的障礙。Nishio等[12]在研究中將攜帶趨化因子RANTES和細胞因子IL-5的溶瘤病毒和CAR-T細胞集合，利用溶瘤病毒作用于惡性腫瘤細胞發揮細胞分解作用，從而促進CAR-T細胞在腫瘤微環境更好地遷移和存活。此外實驗室細胞研究中發現T細胞對實體腫瘤效果不佳可能是因為這樣的腫瘤與健康器官相比氧氣濃度極低。缺氧對腫瘤細胞似乎沒什么影響，但是T細胞卻很難穿透腫瘤執行殺死的功能。最新的研究表明，T細胞在低氧條件下有助于消滅細胞培養皿中的癌細胞[13]。

在T細胞免疫過程中，其對腫瘤細胞的免疫作用往往被腫瘤微環境產生的免疫抑制信號所減弱。這些信號大多由腫瘤細胞和基質組分產生，包括抑制性細胞因子白介素-4（IL-4）、白介素-10（IL-10）、腫瘤生長因子Beta(TGF-beta)等。

對于實體瘤細胞療法效果不佳另一部分原因是由于癌癥特異性的T細胞難以運送到腫瘤組織中。Fred Hutchinson癌癥研究中心的Smith等[14]設計了一種可移植的高分子生物聚合物"骨架"，這種“骨架”有許多微型小孔，可以將CAR-T細胞導入該“骨架”，然后幫助CAR-T細胞直接作用于實體腫瘤的表面。在移植胰腺癌和黑色素瘤的正常免疫小鼠模型的實驗結果表明，搭載“骨架”的CAR-T細胞相比單獨注射T細胞的能夠更加有效地有效遷移并殺傷腫瘤。

CAR-T免疫治療及其聯合其他免疫療法將是未來的發展趨勢。但是相對于CAR-T免疫療法在血液腫瘤里取得的驕人的成績，其在實體腫瘤領域的研究仍舊進展緩慢。治療中或者療效不滿意，或者毒副反應不能控制。這可能與實體瘤特有的免疫抑制微環境，以及所選擇靶點不夠特異有關。如何在實體腫瘤治療中有所突破，是未來的重要方向。

[1]Morgan RA,et al.Cancer regression in patients after transfer of genetically engineered lymphocytes.Science,2006. 314(5796):126-9.

[2]Shiina S,et al.CAR T Cells Targeting Podoplanin Reduce Orthotopic Glioblastomas in Mouse Brains. Cancer Immunol Res,2016.4(3):259-68.

[7]Sampson JH,et al.EGFRvIII mCAR-modified T-cell therapy cures mice with established intracerebral glioma and generates host immunity against tumor-antigen loss.Clin Cancer Res,2014.20(4):972-84.

[3]Thomas S,et al.An Optimized GD2-Targeting Retroviral Cassette for More Potent and Safer Cellular Therapy of Neuroblastoma and Other Cancers.PLoS One,2016.11(3):e0152196.

[4]Louis CU,et al.Antitumor activity and long-term fate of chimeric antigen receptor-positive T cells in patients with neuroblastoma. Blood, 2011. 118(23):6050-6.

[5]Heczey A.Advances in chimeric antigen receptor immunotherapy for neuroblastoma. Discov Med,2013.16(90): 287-94.

[6]Brown CE,et al.Regression of Glioblastoma after Chimeric Antigen Receptor T-Cell Therapy.N Engl J Med,2016.375(26):2561-9.

[7]Zuccolotto G,et al.PSMA-specific CAR-engineered T cells eradicate disseminated prostate cancer in preclinical models.PLoS One, 2014. 9(10):e109427.

[8]Hillerdal V,et al.Systemic treatment with CAR-engineered T cells against PSCA delays subcutaneous tumor growth and prolongs survival of mice. BMC Cancer,2014.14: 30.

[9]Junghans RP,et al.Phase I Trial of Anti-PSMA Designer CAR-T Cells in Prostate Cancer: Possible Role for Interacting Interleukin 2-T Cell Pharmacodynamics as a Determinant of Clinical Response. Prostate,2016.76(14):1257-70.

[10]Wei X,et al.PSCA and MUC1 in non-small-cell lung cancer as targets of chimeric antigen receptor T cells.Oncoimmunolo gy,2017.6(3):e1284722.

[11]Liu H, et al.Targeting Alpha-Fetoprotein (AFP)-MHC Complex with CAR T-Cell Therapy for Liver Cancer.Clin Cancer Res,2017.23(2):478-488.

[12]Nishio N,et al.Armed oncolytic virus enhances immune functions of chimeric antigen receptor-modified T cells in solid tumors.Cancer Res,2014.74(18):5195-205.

[13]Gropper Y.et al.Culturing CTLs under Hypoxic Conditions Enhances Their Cytolysis and Improves Their Anti-tumor Function. Cell Rep,2017.20(11):2547-2555.

[14]Smith TT,et al. Biopolymers codelivering engineered T cells and STING agonists can eliminate heterogeneous tumors.J Clin Invest,2017.127(6):2176-2191.