編譯：月下荷花
6年前6歲的急性淋巴細胞白血病小女孩Emily在無藥可醫的情況下，嘗試了研究性CAR-T細胞治療，奇蹟至此發生，治療後她一直健康的生存至今。CD19 CAR T細胞治療自此以百米速度進入公眾視野和臨床實踐。其中CAR，即嵌合抗原受體，是該治療的核心要素。美國June教授在NEJM雜誌撰文論述了CAR-T細胞的發展簡史，著重於現有CAR-T治療的有效性和毒性作用，並展望了CAR-T治療的未來發展與挑戰。
癌症免疫治療是通過增加機體對腫瘤細胞的免疫反應達到治療癌症的目的。免疫腫瘤學作為新型治療策略，與化療、手術、放療及小分子靶向藥物聯合，在轉移癌治療上已取得成功。免疫腫瘤學藥物涵蓋廣泛，包括抗體、疫苗、細胞因子、溶瘤病毒、雙特異分子和細胞治療等。基因工程化T細胞是一類新的治療藥物，嵌合抗原受體（CAR）T細胞已獲FDA批准治療白血病和淋巴瘤。
免疫腫瘤學
上世紀80年代，細胞輸注治療腫瘤首次用於臨床，使用的細胞是轉移黑色素瘤患者自體腫瘤浸潤淋巴細胞或是白血病異基因供者的淋巴細胞。上世紀90年代興起的轉基因技術促進了T細胞受體或CARs T細胞的產生。CARs是工程化受體，具有明確特異性，植入免疫效應細胞（多為T細胞）內，能增加細胞功能，這些細胞輸注後可植入患者體內並進行增殖。每個CAR T細胞可殺死多個腫瘤細胞，並有促進免疫監視、預防腫瘤復發、協同腫瘤浸潤淋巴細胞攻擊腫瘤等作用。
免疫腫瘤學的核心挑戰是，多數腫瘤抗原為自身抗原，在正常組織也可表達，因此抗腫瘤免疫反應多短暫且療效欠佳，這是因為宿主免疫反應的進化過程中會趨向於阻止自身免疫發生，而T細胞工程恰恰可以幫助克服這種免疫耐受。
CD19 CAR-T細胞
CARs是合成受體，植入T細胞後可以直接重塑T細胞的特異性、功能和代謝。CARs 包括T細胞活化區和胞外免疫球蛋白衍生的重鏈與輕鏈，與T細胞的特異性相關。上述結構稱作一代CARs，非HLA依賴性識別抗原，因其信號能力有限而不能實現持續T細胞反應。
嵌合共刺激受體，能增加T細胞增殖和抗凋亡能力，是雙重信號CARs成功的基礎，功能性T細胞重複抗原暴露後可有效擴增，這類受體稱作二代CARs，可產生持續作用，是現代CAR-T細胞治療的基礎。
選擇CD19作為靶點，是因其頻繁表達於B細胞白血病和淋巴瘤，且表達程度和水平遠高於其它潛在靶點，如CD20、CD22。CD19還可表達於正常B細胞，因此可致B細胞增生不良，可通過輸注免疫球蛋白減輕B細胞減少對體液免疫的影響，B細胞增生不良先於機體對CAR產生的抗體反應。
2007年FDA批准研究性CD19 CAR治療，該治療中採用了γ逆轉錄病毒或慢病毒載體編碼含CD28或4-1BB共刺激分子的CARs。臨床研究很快顯示出該藥對復發難治B細胞腫瘤的有效性，而且治療反應具有可持續性。
目前雖缺少各類CAR-T細胞治療的頭對頭研究，但根據現有研究結果可得出如下結論：含有小鼠序列的藥物可觸發宿主免疫導致藥物失效，缺少免疫原性可使CAR-T細胞持續存在，改善白血病復發生存，因此CAR設計以全人源化序列為優選。
CAR-T細胞的相關毒性
所有癌症治療均有副反應，CAR-T細胞也不例外，其毒性主要來自靶作用，與抗體單鏈可變區片段的特異性和T細胞活化有關。當靶細胞被清除或植入的CAR T細胞消失後，副反應也隨之消失，這與傳統細胞毒化療的脫靶毒性作用完全不同。傳統化療毒性可導致組織細胞永久性遺傳學改變，甚至累及幹細胞，從而影響長期臨床結果。
B細胞增生不良是可預測的不良反應，因為CARs靶向的是B細胞分化抗原。臨床研究顯示，CD19 CARs所致的B細胞增生不良更徹底，超過了利妥昔單抗，在CAR-T細胞去除後可快速恢復。CAR所致B細胞增生不良的治療指南不斷完善，成人和兒童治療並不相同，因為兒童具有不完全的長期存活的漿細胞和較弱的體液免疫。
CAR-T細胞治療時，部分患者出現發熱、低血氧、低血壓和神經系統改變，伴明顯細胞因子增高，上述改變稱作細胞因子釋放綜合徵（CRS），其發生與CD19和B細胞成熟抗原（BCMA）CARs相關。就CD19 CARs而言，CRS的嚴重程度與腫瘤負荷相關，甚至可發展為危脅生命的毛細血管滲漏綜合徵。對CAR治療無反應患者少有CRS發作。CRS發生與T細胞活化和高水平細胞因子有關，如干擾素γ和IL-6。託珠單抗為IL-6受體拮抗劑，對嚴重CRS有治療作用，已獲FDA批准使用。如阻滯IL-6受體仍不能快速緩解症狀，應立即糖皮質激素治療。
所有針對CD19和BCMA的CAR T細胞治療都具有神經毒性，雙特異性抗CD19和CD3單抗blinatumomab也有類似神經毒性，因此推測神經毒性的發生與針對CD19靶抗原相關。雖然造成神經毒性的具體機制並不清楚，但毒性通常完全可逆，與癌症中樞神經系統（CNS）轉移並無關係，神經毒性發作時可發生腦水腫，目前治療仍是經驗性治療。因為CRS風險和神經毒性，FDA要求使用CAR-T細胞治療前，醫師和醫院工作人員要完成副作用治療的相關培訓。
病毒載體整合進入人體也是需要關注的安全問題。目前已有超過1000例患者接受了T細胞受體或CAR調整後T細胞的治療，尚未發生腫瘤轉化。
CD19 CAR-T治療是目前最成功、也是最廣為人知的CAR-T治療，從中可得出一些結果：B細胞增生不良說明CAR-T細胞也可對正常組織造成損害，雖然CD19 CAR-T治療的這一副作用並不危脅生命，但其它靶點的其它副作用可能會危脅生命；CD19 CAR-T治療完全緩解後復發時CD19陰性，說明存在抗原逃逸；靶向CD19的有效性優於CD20和CD22，提示高密度CAR靶點表達療效更優；一些髓外疾病，如後腹膜或CNS白血病，對治療無反應，缺少髓外疾病反應率的正式評估數據；不清楚為什麼急性淋巴細胞白血病的CD19 CAR-T治療反應明顯優於慢性淋巴細胞白血病或非霍奇金淋巴瘤，疾病部位、腫瘤微環境和宿主T細胞功能可能與之相關。
CAR治療對B細胞腫瘤的有效性為其它惡性血液腫瘤的治療提供了範例，現已開始探討治療多發性骨髓瘤的CAR靶點，如kappa輕鏈、CD138、Lewis Y抗原、BCMA、CS1 、CD38和整合素β，其中靶向BCMA的研究結果很好。急性髓系白血病的CAR靶點也在探討中，包括CD33、CLEC12A、CD44v6、EMR2、Tim3、CD70、Lewis Y抗原、CD123和葉酸受體β，其中CD123 CAR-T細胞可導致致死性併發症，因此需要謹慎評估此靶點。對缺少類似CD19這樣優質靶點的疾病，同時靶向≥2個抗原，對減少抗原逃逸、同時不加重毒性有一定作用。
細胞工程與合成生物學
遺傳工程與合成生物學的聯合與發展為製造更強功能的T細胞提供了可能：組合靶點T細胞，可識別2種抗原，增加了治療的有效性和安全性；工程化T細胞可作為載體進入腫瘤微環境；通過可控式自殺開關進一步改善T細胞的使用安全性；核酸酶為T細胞基因敲除或轉基因提供了新方法。總之，技術的發展與整合，為更強功能細胞的發展提供了無限可能。
挑戰與未來
CD19 CAR-T細胞是首個獲得商業批准的轉基因治療。遺傳工程化T細胞作為癌症精準治療，其中最重要的科學挑戰是CAR-T細胞如何治療實體瘤，目前最突出的例子就是顱內使用IL13RαCAR T細胞治療多發腦惡性膠質瘤，使腫瘤顯著退縮，但在其它實體瘤的治療上仍處於探索階段，不但要療效顯著，同時還要預防或減少相關副作用。
自體CAR-T細胞治療的巨大花費和治療複雜性使其廣泛應用受限。目前已通過多種基因編輯技術發展出普遍適用的CAR-T細胞，並在幾名急性前B淋巴細胞白血病患兒中治療成功，但普遍適用T細胞面臨的最大挑戰是如何避免宿主抗移植物反應和移植物抗宿主反應。採用人類胚胎幹細胞和可誘導多潛能幹細胞作為T細胞來源，採用多種技術有可能生產出具有多種優秀特質的T細胞，包括抗原特異性、無同種異體反應、組織相容性和功能增強。
細胞治療亦可用於其它疾病治療，如自身免疫病、感染、炎症、退行性病變、傷口癒合和纖維化等，均可能從工程化效應T細胞或調節性T細胞治療中獲益。現全球有超過250個有關CAR治療的研究，多數集中在美國和中國，少部分在歐洲和日本。總之，CD19 CAR-T細胞治療腫瘤的獲批，促進了工程化細胞治療其它疾病的轉化。
參考文獻
https://www.nejm.org/doi/10.1056/NEJMra1706169
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