頂級學術期刊《Science》以“The Cancer Immunotherapy Revolution”為主題，以封面及特刊的形式聚焦腫瘤免疫治療。其中特刊文章包括CAR-T細胞治療先驅Carl June教授的一篇綜述。

過繼性T細胞轉移(adoptive T-cell transfer，ACT)作為輸血醫學的一個新領域，涉及淋巴細胞的回輸以介導抗腫瘤、抗病毒或抗炎作用。目前，該領域已經從臨床前模型中的一種有前景的免疫腫瘤學迅速發展為批準上市的嵌合抗原受體(CAR)T細胞產品，用于治療白血病和淋巴瘤。Carl June博士的這篇綜述描述了CAR-T進入主流腫瘤學面臨的機遇和挑戰，其中重點關注過去幾年出現的挑戰。

通過將復雜的離體培養和細胞工程方法應用于過繼性T細胞轉移(ACT)，研究人員已經實現了其治療難治性癌癥的持久臨床反應，揭示了ACT的能力和潛力。在引人注目的數據基礎上，美國食品和藥物管理局(FDA)已經批準了兩款以CD19為靶點的CAR-T細胞產品，用于治療難治性前B細胞急性淋巴細胞白血病和彌漫性大B細胞淋巴瘤。該綜述集中探討了：

通用CAR-T細胞的前景

CAR-T細胞療法在實體瘤中的應用

CAR-T細胞療法在應用和商業化方面出現的差異

針對癌癥治療開發的三種形式ACT，包括：腫瘤浸潤淋巴細胞(TIL)、T細胞受體(TCR)T細胞和CAR-T細胞。其中TIL在多個臨床試驗中，已經顯示出誘導轉移性黑素瘤患者的持久完全反應。數據顯示，TIL治療的基本原理已經證實，其能夠靶向黑色素瘤中的新抗原。類似地，基因轉移技術已被用于外周血T淋巴細胞以產生具有TCR或CAR的細胞。很多制藥和生物技術公司正在將這些不同形式的ACT進行商業化。

基因工程T細胞

TCR與CAR-T細胞免疫治療

TCRs利用α和β肽鏈構成的異元二聚體(heterodimer)來識別由主要組織相容性復合體(major histocompatibility complex，MHC)呈現在細胞表面的多肽片段。臨床中使用的第一種TCR -T細胞癌癥免疫療法是針對的適應癥是轉移性黑素瘤，使用TCR結合來自黑素細胞分化抗原的人淋巴細胞抗原A2(HLA-A2)肽。

隨后，研究人員開發了針對MART-1(由T細胞1識別的黑素瘤抗原)表位的更高親和力的TCR，目的是通過降低MART-1表達來增強其對惡性細胞的識別。盡管研究機構證實了改善的響應率，但不可避免的是其對正常黑素細胞的殺傷，超過一半的患者在治療過程中經歷了on-target/off-tumor毒性。同時，進一步突出了靶向癌睪丸抗原MAGE-A3的TCRs相關的致死性神經毒性和心臟毒性的挑戰。

然而，用表達對HLA-A2限制性肽特異性的親和力增強的TCR的T細胞靶向癌睪丸抗原NY-ESO-1產生臨床效力的證據，并沒有觀察到顯著的毒性。工程化的NY-ESO-1 T細胞正在進行晚期臨床試驗評估(NCT01343043，clinicaltrials.gov)，或許針對特定腫瘤新抗原特異性的TCR開發的TCR-T細胞治療比靶向腫瘤特異共有抗原更安全(還沒有經過臨床測試)。

而相比較來說，CAR克服了工程化TCR的某些局限性，例如對MHC表達，MHC特性和共刺激的需要。由Kuwana和Eshhar領導的小組首次表明了，這些類型的合成受體分子能夠通過T細胞識別MHC非依賴性靶標。來自MHC限制的CAR識別的獨立性賦予了CAR-T細胞具有基本的抗腫瘤優勢，因為癌癥免疫逃逸的主要機制是腫瘤細胞中與MHC相關的抗原呈現丟失。而當前CAR-T細胞的一個局限性是它們需要靶向腫瘤細胞表面上的抗原。

B細胞惡性腫瘤

CAR-T的意外成功

事實上，使用第一代CAR設計的T細胞療法在針對多種癌癥患者治療的初步臨床試驗結果是令人失望的。但是，在2011年，靶向CD19和編碼共刺激區的第二代CAR-T細胞成為癌癥工程化T細胞治療的主要范式。幾個主要的特征使CD19成為了近乎理想的治療靶點。它在B細胞惡性腫瘤中顯示出頻繁且高水平的表達，是人類正常B細胞發育所必需的，且其不在B細胞譜系之外表達。

大多數復發性白血病患者在CD19特異性CAR T細胞治療后達到完全緩解。但出現了對這種治療的兩種形式的抵抗。在急性白血病患者中，CAR-T細胞靶向的CD19上抗原表位的缺失似乎是腫瘤逃逸的主要機制。這類似于由于獲得的抗原呈遞缺陷或基于TCR T細胞的療法觀察到的抗原損失引起的抗原逃逸機制。在針對年輕成人和小兒急性白血病患者的國際試驗中，CD19陰性復發的頻率為28％。尚未報道CD19缺失是慢性淋巴細胞白血病(CLL)患者的一種耐藥形式，CLL的耐藥性可能是由于輸注后CAR-T細胞不能增殖。表2列出了CAR-T細胞療法在臨床轉化治療中需要克服的幾個重要挑戰。

更廣泛的CAR-T應用

CAR-T技術現在已被證明具有超越CD19的更廣泛的應用，其中針對BCMA和CD22的CAR-T細胞的早期臨床試驗分別報道了在多發性骨髓瘤和急性成淋巴細胞性白血病中類似的有效的抗腫瘤活性。然而，BCMA和CD22與CD19一樣，高度局限于B細胞譜系。

與此同時，研究人員試圖通過靶向腫瘤相關抗原的方法來治療實體瘤也取得了一些進展。

其中靶向ERBB2/HER2的CAR T細胞治療在第一例患者中導致了致命的毒性。通過使用具有基于赫賽汀(Herceptin，曲妥珠單抗)和CD28和4-1BB細胞內信號傳導結構域的高親和力scFV的第三代CAR，發現該毒性明顯是由識別和殺死在低密度表達ERBB2的陽性細胞肺上皮細胞，引發肺功能衰竭和大量細胞因子釋放。較低劑量的具有比基于赫賽汀的CAR更低親和力的scFv的CAR T細胞在肉瘤患者中已被證實是安全的，但僅具有適度的臨床活性。

另外，靶向碳酸酐酶IX(CAIX)抗原的第一代CAR-T細胞在腎細胞癌中的I期臨床試驗中也遇到了意想不到的肝毒性，這是由于CAIX抗原在正常膽道上皮上的低密度表達所導致的，但在臨床前研究并沒有發現。在靶向CEACAM5的CAR-T細胞療法試驗中，延遲的呼吸毒性與T細胞峰值擴展一致，這也表明用這種癌癥相關抗原潛在的on-target/off-tumor毒性。

針對與實體瘤相關的其他共享抗原(包括間皮素、癌胚抗原和GD2神經節苷脂)的CAR的臨床試驗尚未報告明顯的毒性；然而，這些試驗中觀察到的抗腫瘤活性也很弱。而具有增強的抗腫瘤活性的GD2特異性CAR-T細胞會在臨床前模型中誘導致命的神經毒性。

另外，靶向白細胞介素(IL)-13受體α2的CAR-T細胞局部區域注射治療多形性成膠質細胞瘤，顯示出了抗腫瘤活性，沒有出現諸如靜脈注射引起的明顯毒性。這表明，針對某些抗原的CAR-T細胞的直接瘤內注射可增強治療性指數。靶向腫瘤特異性抗原表皮生長因子受體(EGFRvIII)的CAR-T細胞療法，已經證明了安全性，但是在一些接受治療的患者中觀察到了腫瘤內的EGFRvIII抗原丟失，這表明有效的治療方法需要靶向多種抗原以防止抗原逃逸。

另外，不容忽視的是，腫瘤微環境為ACT的成功應用提供了額外的障礙，特別是在實體瘤中。包括免疫檢查點(例如PD-L1，程序性死亡1受體的配體的表達)、腫瘤代謝環境的改變(例如缺氧或吲哚胺-1-氧化酶和精氨酸酶)、調節性T細胞以及抑制性骨髓細胞。這些都會在細胞治療的過程中，表現出適應性抗性。

目前，PD-1 / PD-L1單抗與CD19特異性CAR-T細胞療法組合的臨床試驗正在進行中(例如NCT02926833，NCT02650999和NCT02706405；clinicaltrials.gov)。除了與其檢查點抑制劑的組合以外，研究人員還在開發用于破壞這些抑制途徑的替代方法，例如開關受體或基因編輯。

CAR-T細胞療法的毒性

接受ACT治療后，T細胞活化預期會出現一定程度的免疫刺激和炎癥反應。目前，CD19特異性、BCMA特異性和CD22特異性CAR-T細胞在臨床應用中均觀察到了嚴重的細胞因子釋放綜合征(CRS)(圖2)。這種綜合征可能比通常用TIL和TCR治療所觀察到的流感樣綜合征更嚴重。且CAR-T細胞相關CRS的嚴重性與腫瘤負荷相關。在最嚴重的形式中，CRS與噬血細胞淋巴組織細胞增多癥和巨噬細胞活化綜合征具有許多共同特征。

此外，在CD19和BCMA特異性CAR-T細胞的不同臨床研究中也報道了輕微至危及生命的意外神經系統并發癥。其中CD19特異性CAR-T細胞相關否認神經毒性大部分可逆，但目前還不知道由CAR-T細胞治療引起的腦水腫是CRS的極端表現還是存在單獨的作用機制。為支持后者，有證據表明內皮損傷，可能與炎癥細胞因子有關，導致神經毒性的發生。事實上，研究人員對于T細胞免疫治療介導的CRS和腦水腫的潛在機制知之甚少，部分原因是由于該領域缺乏信息動物模型來研究這些重要的毒性。

通用CAR-T細胞

盡管ACT是從異基因骨髓移植演變而來，但由于MHC施加的內在障礙，ACT策略還是主要集中于自體T細胞。理論上來說，如果可以消除MHC障礙，就能夠做到同種異體T細胞治療，相比較于自體T細胞治療，具有顯著優勢。而且源自健康供體的通用CAR-T細胞有可能克服許多與癌癥治療相關的免疫缺陷。此外，通用CAR-T細胞療法的使用可能為簡化工程細胞制造提供機會，甚至能夠獲得更快速和更便宜的“現貨(off the shelf)”ACT產品。

第一項報道使用基因編輯技術產生無功能內源性TCR的通用CAR-T細胞的研究是由Torikai等人領導的。最近，一項基于TALEN工程化改造的細胞試驗在兩名患者身上進行了測試，結果證明了現成的CD19特異性通用CAR-T細胞療法的可行性。但基因通用CAR-T細胞的植入在兩個受試者中都受到限制，從而限制了該方法在試點研究中的有效性。

重要的是，在所有MHC I類等位基因上錯配的受試者1經歷了移植物抗宿主病。盡管由阿侖單抗引起了嚴重免疫抑制，但自然殺傷(NK)細胞對MHC I類缺陷細胞的識別也可能具有一定的局限性。防止通用CAR-T細胞的NK溶解的一個有吸引力的策略是插入HLA-E并刪除HLA-A，-B和-C，以阻止了宿主T細胞殺死通用CAR-T細胞。鑒于該領域的快速發展，通用CAR-T細胞很可能會被廣泛使用。然而，存在的主要問題是這種方法是否足夠有效地用作獨立療法，或者作為最終治療的輔助療法，例如干細胞移植或自體CAR-T細胞治療。

CAR-T細胞治療的商業化

現在全球有超過250個正在進行的CAR-T細胞臨床試驗。值得注意的是，這些試驗開展的地理位置存在差異，其中中國和美國都存在轉化研究的熱點，而相比較來說，歐洲、日本和南半球開展的臨床試驗要少得多(圖4)。當然，地理差異的原因可能很復雜，這與采納和投資新療法的意愿，衛生部門的不同監管政策以及社會差異息息相關。

血液惡性腫瘤患者，特別是CLL和多發性骨髓瘤患者接受的非固有治療帶來的經濟負擔也面臨挑戰。作為美國最常見的白血病形式，2000年約有100000名CLL患者，而且由于接受的治療方式只能改善生存狀況，并不能達到治愈的目的。因此給患者和經濟帶來了巨大的經濟負擔，據估計，每名患者的終生治療費用為604000美元，到2025年，僅美國的CLL管理總費用估計每年就要超過50億美元。

而相比較于傳統療法，CAR-T細胞治療可能更具成本效益。但高度個性化的T細胞治療需要定制的制造工藝，使得成本較高。但隨著工藝的成熟，預計成本會有所下降。

未來的機會和應用

從幾個角度來看，針對白血病和淋巴瘤的CAR-T細胞療法的出現是值得注意的。也許最重要的是，CAR-T是獲得美國FDA批準的第一種商業化基因轉移療法。

由于CRS和神經毒性的風險，CAR-T細胞在批準前通過了風險評估，并制定了不良反應應對策略。與此同時，FDA要求醫生完成不良反應管理的培訓。目前，開發基于細胞的治療方法的最大挑戰之一是缺乏臨床前模型來評估這些復雜的療法在進行人體研究之前的安全性和有效性，或者是對早期臨床研究中發現的安全問題的反應。此外，其在治療實體瘤方面仍然存在許多障礙。

值得一提的是，工程化T細胞、基因編輯和細胞制造領域的持續進展有可能將基于T細胞的療法擴大到其他細胞類型，如誘導多能干細胞、造血干細胞和NK細胞，而且針對的適應癥并不僅僅是癌癥，亦或是傳染性疾病、器官移植術和自身免疫性疾病等。(生物谷世聯博研Bioexcellence）

小編推薦會議 2019（第十屆）細胞治療國際研討會

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