嵌合抗原受體(CAR)-T細胞療法是癌癥免疫細胞療法中一個革命性的新支柱，它在B細胞白血病或淋巴瘤患者中均表現出顯著的臨床治療效果，但CAR-T療法在面對實體瘤時卻顯得束手無策，同時CAR-T療法也存在嚴重危及生命的毒 性和有限的抗癌療效等缺陷。本文我們將介紹CAR-T細胞療法的最新研究進展，CAR-T細胞療法的局限性以及潛在的改進策略。
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CAR-T細胞療法的“廬山真面目”
近年來，腫瘤靶向治療領域呈現蓬勃發展態勢。腫瘤免疫療法因具有特異性強，副作用小等優勢而備受矚目，逐漸走進大眾視野。腫瘤免疫療法的出現，改變了癌癥治療的發展格局。目前已經報道了細胞因子療法、疫 苗、免疫檢查點抑制劑以及過繼細胞療法等免疫療法。其中，作為抗癌戰場“尖兵銳器”的CAR-T細胞療法異軍突起，為腫瘤靶向治療提供了新的治療選擇。
嵌合抗原受體T細胞免疫療法屬于過繼性細胞免疫療法（ACT）的一種，其家族還包括TIL，TCR-T療法，CAR-NK等方法。CAR-T療法是指通過單采從患者血液中收集T細胞，收集的T細胞經過基因工程改造以表達CAR并在體外培養進行擴增，然后將CAR-T細胞過繼回輸給患者的新型抗癌療法（圖1）。
嵌合抗原受體T細胞（CAR-T細胞）是指將能識別某種腫瘤抗原的抗體的抗原結合部與CD3-ζ鏈或FcεRIγ的胞內部分在體外偶聯為一個嵌合蛋白，通過基因轉導的方法轉染患者的T細胞的一類免疫細胞。CAR主要由胞外結構域、跨膜結構域和胞內結構域這三個功能域構成（圖1）。目前一共開發了四代CAR-T細胞，其中三代、四代的CAR-T技術仍處于研發階段；臨床上應用最多的是第二代CAR-T細胞，在已上市的CAR-T療法中均采用第二代CAR-T技術。
圖1. CAR-T細胞療法原理及四代CAR-T細胞結構
CAR-T細胞其實是相當于在T細胞上裝上定位導航裝置CAR，將普通T細胞改造成“超級戰士”，并利用其定位導航裝置CAR，特異性識別體內腫瘤細胞，通過激活免疫反應釋放免疫活性物質，產生免疫效應，從而高效殺死腫瘤細胞，進而達到治療惡性腫瘤的效果（圖2）。
圖2. CAR-T細胞療法作用機制
CAR-T細胞療法的“美中不足”
嵌合抗原受體CAR-T細胞療法具有革命性意義，因為它產生了有效和持久的臨床反應。CAR與細胞表面表達的靶抗原結合，并且不依賴MHC受體，使T細胞活化，并產生強效的抗腫瘤反應。然而，CAR-T細胞療法仍存在必須解決的局限性，包括危及生命的CAR-T細胞相關毒 性、對實體瘤的療效有限、B細胞惡性腫瘤的抑制和耐藥性、抗原逃逸、有限的持久性、有限的轉運能力和腫瘤浸潤能力，以及免疫抑制微環境等。
1 抗原逃逸
CAR-T細胞療法最大挑戰是腫瘤對單抗原靶向CAR的耐藥性問題（圖3）。盡管最初的單抗原靶向CAR-T細胞表現出高應答率，但這些CAR-T細胞治療的很大一部分患者的惡性細胞表現出部分或完全喪失靶抗原表達等抗原逃逸現象。
一項研究發現，盡管70-90%復發性或難治性ALL（急性淋巴細胞白血?。┗颊邔Π邢駽D19的CAR-T 細胞療法表現出持久反應，但在臨床應用中卻出現了耐藥現象，并且30-70%的患者在治療后出現疾病復發。
同樣，在接受靶向BCM的CAR-T細胞治療的多發性骨髓瘤患者中，也觀察到BCMA表達下調或缺失。此外，在實體瘤中也觀察到類似的抗原逃逸抗性現象。為了降低CAR-T 細胞治療血液系統惡性腫瘤和實體瘤的復發率，現在許多策略都依賴于開發靶向多種抗原的CAR。目前使用雙靶向CAR-T細胞（CD19/CD22或CD19/BCMA）的臨床試驗也顯示出積極的結果。
圖3. 腫瘤細胞抗原逃逸
2 靶向腫瘤外效應
研究表明實體瘤抗原通常也在正常組織上以不同水平表達，靶向實體瘤抗原的CAR可能也會靶向正常細胞，從而造成不必要的毒 性（圖4）。因此，抗原選擇在CAR設計中至關重要：不僅要確保治療效果，還要避免“靶向腫瘤外”毒 性的發生。此外，解決靶向腫瘤外效應的潛在策略是靶向腫瘤限制性翻譯后修飾的靶點，例如靶向實體瘤過表達的截短O-聚糖等。
圖4. 靶向脫瘤效應
3 有限的CAR-T細胞運輸和腫瘤浸潤能力
與血液系統惡性腫瘤相比，實體瘤CAR-T細胞治療受限于CAR-T細胞運輸和浸潤實體瘤的能力，因為免疫抑制性腫瘤微環境和腫瘤間質等物理腫瘤屏障限制了CAR的滲透和T細胞的移動（圖5）。
研究表明，采用局部給藥可以改善這些缺陷。因為局部給藥避免了CAR-T細胞運輸到疾病部位的需要以及減少了靶向脫瘤效應，這樣CAR-T細胞只靶向腫瘤細胞，可以最大限度地減少與正常組織的相互作用。此外，臨床前研究已經證實了腦室內注射靶向HER2和IL13Ra2的CAR-T細胞的顯著療效。
圖5. 有限的腫瘤的運輸和浸潤能力
4 腫瘤免疫抑制微環境
在腫瘤微環境中，許多驅動免疫抑制的細胞類型可以浸潤實體瘤，包括髓源性抑制細胞 (MDSCs)、腫瘤相關巨噬細胞 (TAMs) 和調節性T細胞 (Tregs)。這些細胞可以促進腫瘤產生細胞因子、趨化因子和生長因子，從而影響CAR-T細胞的浸潤，進而影響CAR-T細胞療效（圖6）。
此外，研究表明PD-1或CTLA-4 等免疫檢查點途徑可降低抗腫瘤免疫力。因此，CAR-T細胞療法和免疫檢查點抑制劑的聯合免疫療法被認為是下一個免疫療法前沿。盡管免疫檢查點抑制劑和CAR-T細胞療法的聯合療法可能是一種新的免疫療法選擇，但需要注意的是，這種組合療法仍可能不足以誘導T細胞浸潤和效應功能。
圖6. 腫瘤免疫抑制微環境
5 CAR-T細胞相關毒 性
CAR-T細胞療法是一種革命性的癌癥治療工具，但其高毒 性和一些致死率阻礙了CAR-T細胞療法成為一線療法（圖7）。研究表明，決定CRS、HLH/MAS 和/或ICANS的發生率和嚴重程度的關鍵因素是CAR的設計、特定靶點和腫瘤類型。
目前CAR-T細胞療法的毒 性已經在接受第一個FDA批準的CAR-T細胞治療的患者中得到證實，即使在最顯著的臨床試驗中，患者中也發生了嚴重危及生命的毒 性事件。在接受CAR-T細胞治療的急性淋巴細胞白血病/淋巴瘤（ALL/LBL）患者中，幾乎所有患者都至少有一些輕微的毒 性表現，大約23-46%的患者表現出嚴重的超生理細胞因子產生和大量體內T細胞擴增。然而，目前還沒有有效的策略來預防上述毒 性，因此，必須優化CAR結構并采用其他策略來降低CAR引起的毒 性。
圖7. CAR-T細胞相關的毒 性
CAR-T細胞療法的“與日俱進”
為了實現有效的治療反應，CAR-T細胞抗原結合結構域必須結合其靶表位并達到誘導CAR-T細胞活化和細胞因子分泌的最低閾值水平。CAR-T細胞必須保持在其治療窗口內才能在臨床上有效，因為超過治療窗口會產生細胞因子和免疫系統激活，進而產生毒副作用。因此，優化CAR-T細胞以提高治療效果和限制毒 性至關重要。
1 改造優化CAR結構
降低毒 性的一種途徑是通過改變CAR-T細胞抗原結合結構域的親和力。降低抗原結合結構域的親和力會導致對腫瘤細胞上更高抗原密度的需求增加，以實現高水平的激活。因此，可以通過降低抗原親和力，避免靶向低表達量抗原的健康組織的情況發生。此外，也可以通過修飾CAR的鉸鏈區和跨膜區來調節CAR-T細胞細胞因子的分泌。
研究表明，優化鉸鏈區和跨膜區可能是降低毒 性的有用方法，一項I期臨床試驗中發現改良鉸鏈區和跨膜區的CAR，可導致54.5%的B細胞淋巴瘤患者完全緩解。同樣，也可以根據腫瘤類型、腫瘤負荷、抗原密度、靶抗原-抗原結合域改造CAR-T共刺激域以降低毒 性。
2 降低CAR免疫原性
人體自身宿主免疫系統對CAR的識別可能導致細胞因子介導的相關毒 性產生。因此，利用人類或人源化抗體片段代替鼠源性CAR來降低CAR免疫原性可能是降低毒 性的有效策略。此外，通過修飾鉸鏈和/或跨膜結構域也可以降低CAR的免疫原性，并且修飾后的CAR-T 細胞的持久性也得到改善。
3 修飾CAR轉導的T細胞
CAR-T治療最常見的副作用是細胞因子釋放綜合征（CRS）和神經毒 性。CRS是指在免疫細胞和腫瘤細胞作用的過程中，大量釋放細胞因子，這些細胞因子又會引發進一步的連鎖反應，如過度炎癥反應、毛細血管滲漏、凝血級聯反應等，進而導致器官受損和腦腫脹，最終危及生命。研究表明，修飾CAR轉導的 T細胞有助于減少CRS的發生和降低神經毒 性。
4 CAR“關閉開關”策略
改善CAR-T細胞毒 性的另一個潛在途徑是通過實施“關閉開關”或自殺基因策略。但自殺策略或其他類似方法的最大限制是，盡管它們在確保安全方面很有吸引力，但它們的使用會突然停止對快速發展疾病的治療。這種方法可以暫時抑制CAR-T細胞功能，并可以在毒 性消退后挽救CAR-T細胞療法。未來，有必要開發更多有效策略，可以暫時抑制CAR-T細胞功能并在毒 性消退后進行CAR-T 細胞治療救援，這對于CAR-T細胞療法邁向血液學的一線治療是至關重要的。
圖8. CAR-T細胞療法潛在的改進策略
CAR-T細胞療法的研究進展
近年來，隨著CAR-T細胞療法領域的持續升溫，國內外多家藥企布局CAR-T療法，國外方面包括諾華、BMS、吉利德等制藥巨頭，國內也有藥明巨諾、傳奇生物、復星醫藥、信達等藥企參與布局。迄今為止，全球獲批上市的CAR-T療法共有7種，其中，Kymriah是諾華研發的全球首 款CAR-T療法產品，于2017年8月被美國FDA批準用于治療急性淋巴細胞白血?。ˋLL）兒童和青少年患者。此外，目前處于臨床試驗階段的CAR-T療法多達300余種。
圖9. 已上市和申請上市的CAR-T療法
小結
CAR-T細胞療法為血液腫瘤患者帶來了希望，尤其是在晚期惡性腫瘤患者治療中發揮重要作用。然而由于腫瘤免疫抑制微環境、抗原異質性、脫靶毒 性等問題，阻礙了CAR-T療法的發展腳步。盡管存在挑戰，但新策略和潛在解決方案仍在不斷發展，并可能為更有效和更安全的抗癌療法提供前進的方向和道路。此外，CAR-T高昂的治療費用也是一座難以逾越的大山。相信隨著CAR-T療法的不斷研究，會有更多安全有效的CAR-T療法獲批上市，使患者獲益。
參考文獻
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