「珍藏版」Nature Medicine綜述

撰文 | 我的閨蜜老紅帽

嵌合抗原受體T細胞免疫療法（Chimeric antigen receptor T cell therapy，簡稱CAR T療法）在B細胞惡性腫瘤治療中取得了極為鼓舞人心的效果，也因此加速了CAR T療法的臨床應用，並且成為美國食品和藥物管理局（FDA）首個認證的用於治療癌症的細胞療法。

2019年9月9日，來自斯坦福大學的Robbie G. Majzner和Crystal L. Mackall在Nature Medicine上發表題為 Clinical lessons learned from the first leg of the CAR T cell journey 的綜述文章，詳細解析了時至今日CAR T療法的現狀未來，主要探討了影響CAR T療法的因素以及如何改善療效。

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一、CAR T療法是什麼？

嵌合抗原受體T細胞（Chimeric antigen receptor T cell，簡稱CAR T cell）是一種經過基因改造，集原來的T細胞功能與新的抗原識別功能於一身的“超級”T細胞。而CAR T療法則是利用CAR T細胞識別和攻擊癌細胞，從而治療癌症的細胞療法。

如下圖所示，科學家從人體中獲得T細胞，利用基因工程，讓這些T細胞特意性表達一類受體，再將改造後的T細胞重新輸入人體。因為這些受體可以特異識別癌細胞的表面抗原，所以，轉輸回人體的T細胞可以針對性攻擊癌細胞，對正常細胞不會產生影響。

二、 影響CAR T療法臨床效果的因素有哪些？

目前學界普遍認為，CAR T療法成功與否的三大因素分別為腫瘤的類型（disease histology）、T細胞自身增殖效率和T細胞的活性。

2.1 腫瘤類型

CAR T療法最先用於治療B細胞惡性腫瘤，包括B細胞急性淋巴性白血病（B-cell acute lymphoblastic leukemia，簡稱B-ALL），慢性淋巴性白血病（Chronic lymphocytic leukemia，簡稱CLL）和大B細胞淋巴瘤（large B cell lymphoma，簡稱LBCL）。其中，B-ALL和CLL都是骨髓來源的惡性腫瘤。CD19是B細胞的表面最為特異的標誌分子，而改造T細胞CD19受體的CD19.28z-CAR T和CD19.BBz-CAR T兩種療法對這三種B細胞惡性腫瘤都具有一定程度的治療效果。

下面這幅圖表形象的表示了不同類型的腫瘤，對不同CAR T療法的響應。每一行代表一類腫瘤的治療效果和可能是失敗原因。每一個小人代表10%的患者，方框中的小人數目代表這一類失敗或是成功原因的患者佔全部患者（100%）的比例。

首先，對於每種腫瘤，技術失誤（Manufacturing failure）都大概導致了10%的失敗率。隨著技術的逐漸進步成熟，失敗率有望控制在10%以下。

其次，不同腫瘤對CAR T療法的初級抗藥性（Primary resistance）區別很大，初次使用CAR T療法，80%左右的B-ALL患者都有不同程度的初步治療效果，僅有10%左右的患者出現抗藥性。而僅僅30%左右的CLL患者具有初步治療效果，60%的患者都出現抗藥性。LBCL患者的響應在二者之間。

再次，在這些具有初步治療效果的患者中，又有一大部分病情復發。對於CAR T所針對的靶標CD19，一部分高表達CD19（即抗原陽性，圖中表示為Antigen+），另一部分低表達甚至是不表達，極為抗原陰性（Antigen-）。對於B-ALL患者，抗原陽性患者在CD19.28z-CAR T治療後更容易復發，可能因為這一療法主要進行短時程作用，而抗原陰性患者則在CD19.BBz-CAR T治療後更加容易復發，這也許基於這一療法主要介導持續的免疫反應。對於LBCL患者，其抗原表達與否對療效的影響及其原因仍然未知，但一半左右的復發患者抗原呈陰性。

2.2 CAR T細胞增殖效率

臨床研究證實，轉輸回人體的CAR T細胞要想迅速而有效地增殖，從而發揮作用，需要首先清除人體自身的淋巴細胞。這樣做有兩點好處，一是可以增加IL-7，IL-15等細胞因子的表達，而這些細胞因子，在T細胞增殖上起促進作用。二是可以在一定程度上減弱調節性T細胞的作用，這類細胞通常認為可以抑制T細胞的增殖和活化。另外，雖然沒有大批量成體系的研究支持，環磷酰胺（cyclophosphamide）和氟達拉濱（fludarabine）聯合用藥，可以顯著提高T細胞的增殖效率和作用時間。對於LBCL患者，單獨使用環磷酰胺，CD19.BBz-CAR T療法的治癒率低於10%，而環磷酰胺-氟達拉濱聯合用藥，治癒率可以提高到50%。究其原因，是因為氟達拉濱有助於清除淋巴細胞，並提高IL-15的水平，從而減弱機體對CAR T細胞的排異反應。

2.3 CAR T細胞的活性

給CAR T細胞上連有共刺激分子可以顯著提高其活性，CD28和4-1BB就是兩種T細胞的共刺激分子，也由此定義了上文提到的兩種CAR T治療方法：CD19.28z-CAR T和CD19.BBz-CAR T。比較二者發現，CD19.28z-CAR T增殖速率快，水平高，但是持續時程較短，僅僅一到兩個月。而CD19.BBz-CAR T增殖相對較少較慢，但持續時間卻很長，甚至是長達數年。當然，造成二者區別的原因目前仍不甚清楚，但很有可能與下游線粒體變化相關。

CAR-T細胞的增殖同樣會給人體帶來毒副作用，目前已知的兩大毒副作用分別為細胞因子釋放綜合徵（cytokine-release syndrome，簡寫為CRS）和神經毒性（CAR-associate neurotoxicity）。CRS表現為接受CAR T治療的患者體內高水平的炎性因子，包括IL-1和IL-6，從而導致患者有類似膿毒血癥的症狀。而神經毒性的原因尚不清楚，很可能與中樞神經系統的內皮細胞變化有關。

不同的腫瘤種類，CD19.28z-CAR T和CD19.BBz-CAR T兩種療法的毒副作用表現也不甚相同。對於B-ALL的患者來說，毒副作用主要來自於T細胞增殖，而共刺激分子是CD28還是4-1BB，則影響不大，所以，兩種療法的毒副作用也頗為相似。但是，對於LBCL的患者來說，採用CD19.BBz-CAR T療法，毒副作用較輕。

三、如何改善CAR T療法的臨床效果？

雖然用CAR T細胞療法治療惡性腫瘤已經取得了階段性成果，但是，如何提高治癒率，降低毒副作用，並推廣至其它實體瘤治療，仍舊是學界亟待解決的問題。下圖針對不同問題給出了幾種解決方案：

第一、克服T細胞運輸問題

CAR T細胞通常是通過靜脈注射轉輸回人體，接下來，遊走全身，尋找腫瘤。但是，CAR T細胞很難進入實體瘤內部，也不能通過血腦屏障攻擊腦部腫瘤。基於這一問題有兩種解決方案，一是在CAR T細胞上同時表達趨化因子受體，這樣，CAR T細胞就可以跟隨趨化因子到達病灶；二是可以通過手術和顯微注射手段，將CAR T細胞直接注射到病灶位置。

第二、克服腫瘤異質性問題

異質性是惡性腫瘤的基本特徵之一。臨床報道指出，腫瘤復發很大程度上與CAR T治療所導致的CD19靶點丟失有關。作者同樣提出了兩種解決方案，一是儘量多加入攻擊靶點，二是尋找方法激活機體自身的抗腫瘤免疫反應。

第三、提高T細胞活性

導致T細胞活性降低的因素是多方面的，內因主要為T細胞與抗原結合或炎症反應而消耗殆盡。外因主要是內環境中游離的細胞因子和配基，例如TGF-beta和PD-L1，這可以通過加入捕獲分子來中和其作用，比如針對PD-L1的PD-L1抗體。

第四、提高T細胞增殖效率

CAR-T細胞療法成敗與否，主要依賴於CAR T細胞是否可以在體內增殖，從而殺傷腫瘤細胞。這些細胞要麼消耗殆盡，要麼成為記憶性T細胞，用於對抗可能的腫瘤復發，4-1BB這樣的共刺激分子對CAR T細胞持續作用起到了十分積極的作用。另外，一些細胞因子，比如IL-12，也可以促進T細胞的增殖和持續作用。

四、結論與展望

CAR T細胞療法在B細胞相關惡性腫瘤的治療上取得了顯著的成果，而且，部分研究指出，這一療法對於一些實質瘤患者也有幫助。隨著生物基因工程技術的逐漸發展成熟，對於T細胞的特異性改造完全可行，這也為學界帶來一個問題，也就是如何慎重挑選作用靶點進行人體測試。

時至今日，CAR T細胞療法在B細胞相關惡性腫瘤主要挑戰有二，一是基於腫瘤異質性的靶點丟失，二是T細胞自身的侷限性。接下來學者們應致力於如何解決這些問題，從而提高CAR T細胞療法治癒率，並推廣至其它實體瘤。革命尚未成功，同志仍需努力。

原文鏈接：

https://doi.org/10.1038/s41591-019-0564-6

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