嵌合抗原受体(CAR)技术在血液肿瘤治疗中的研究进展

李 丽，高莹苒，王大勇，姬新

1. 河南护理职业学院 微生物学与免疫学教研室，河南 安阳 455700； 2. 河南大学 医学院，河南 开封 475004

嵌合抗原受体(CAR)技术在血液肿瘤治疗中的研究进展

1. 河南护理职业学院 微生物学与免疫学教研室，河南 安阳 455700； 2. 河南大学 医学院，河南 开封 475004

嵌合抗原受体是一种基础性的免疫治疗，经过近二十五年的发展，它已经成了治疗恶性肿瘤的新希望。随着对新的特异性肿瘤标志物的不断发现以及基因工程技术的不断发展，嵌合抗原受体技术越来越成熟，即将在临床上得到广泛应用。嵌合抗原受体技术治疗方法在血液肿瘤的治疗中存在显著的优势，取得了新的突破。本文主要对嵌合抗原受体技术在血液肿瘤免疫治疗中的应用进行回顾性分析，对其优势、创新、应用现状以及未来发展进行了深入分析。

嵌合抗原受体技术；血液肿瘤免疫治疗；研究进展

嵌合抗原受体疗法是一个涉及到患者T细胞基因修饰，进而诱导其攻击肿瘤细胞的一种个体化的治疗方法[1-4]。在机体抗肿瘤免疫治疗中，细胞免疫发挥了十分重要的作用，但是生理性的T细胞表面受体识别肿瘤抗原的模式在很大程度上受到了人体白细胞抗原的限制，并且对肿瘤细胞人体白细胞抗原分子表达的下调与免疫抑制的肿瘤微环境，T细胞表面受体很难在其中发挥出相应的作用[5-7]。MHC代表个体特异性的同种异型抗原称移植抗原或组织相容性抗原，其中能引起强而迅速排斥反应的抗原称主要组织相容性抗原(MHC)。近年来对免疫应答机制的研究[8-9]发现，MHC的基因表达产物MHC分子在免疫应答中具有重要的生物学意义：一方面，MHC分子直接参与抗原提呈细胞(APC) 对内源性或外源性抗原的提呈；另一方面，在TCR特异性识别APC所提呈的抗原肽过程中，必须同时识别与抗原肽结合成复合物的MHC分子，才能产生T细胞激活信号，即 MHC限制性。

为了能够成功挣脱人体白细胞抗原分子的MHC限制，嵌合抗原受体疗法随之出现，这种治疗方法是一种单链抗体设计。嵌合抗原受体的结构和T细胞表面受体具有很强的相似性，主要由胞外特异性肿瘤抗原识别区、跨膜区、铰链以及胞内信号传导域这几个部分组成[10-13]。胞外特异性肿瘤抗原识别区也可以被叫做单链可变区，它可以针对肿瘤抗原特异性抗体抗原识别区的轻链和重链，通过非人类白细胞抗原分子的限制模式对肿瘤或者与肿瘤相关的特异性抗原进行识别，通过胞内信号域来传导信号，然后再通过活化效应T细胞来产生特异性肿瘤效应[14-15]。把这种肿瘤相关抗原的嵌合抗原受体通过基因工程的方法，将其在T细胞表面表达出来，然后再经过体外扩增之后将其过继输注给相应的肿瘤患者，我们将这种治疗方法称为嵌合抗原受体疗法[16]。

1 嵌合抗原受体的优势分析

通过对嵌合抗原受体的产生进行分析可知，这种治疗方法在肿瘤的免疫治疗中具有很多显著的优势。这些优势主要表现在以下几个方面：第一，嵌合抗原受体技术所修饰的T细胞通过非嵌合人类白细胞抗原限制的模式对肿瘤抗原进行识别，这就促使T细胞(特别是CD8T抗原提呈细胞)活化，然后再克服了肿瘤细胞人类白细胞抗原分子表达下调的免疫逃逸机制，将肿瘤细胞直接杀死[17-19]。第二，生理性的T细胞表面受体只能对蛋白抗原进行直接性的识别，但是嵌合抗原受体能够对脂类抗原、糖类以及蛋白进行识别，这在很大程度上扩大了靶点的选择范围，因此它的应用将会更加广泛。第三，活化之后的嵌合抗原受体的T细胞能够分泌出很多的细胞因子，这些细胞因子能够与免疫抑制的肿瘤微环境进行对抗，以此来提高T细胞的抗肿瘤效应。除此之外，异体或者自体的T细胞都具有一定的扩增能力，能够在患者体外以很快的速度扩增，直到达到治疗剂量的要求，并且它会在患者体内维持治疗所需要的剂量，在很大程度上增强了临床应用的可行性与有效性[20]。

2 嵌合抗原受体技术的创造性发展

2.1 寻找最好的信号组合

第一代的嵌合抗原受体证明了它能够对抗原进行识别，并且能够靶向激活细胞。但因缺乏协同刺激信号，它还不能够将T细胞完全激活，并且那些已经被激活的T细胞抗肿瘤的效应会在很大程度上受到限制[6]。经过研究，我们在嵌合抗原受体的细胞之中添加了一个协同刺激分子，出现了二代嵌合抗原受体；在嵌合抗原受体的细胞之中添加了两个以上的协同刺激分子的二代嵌合抗原受体，出现了三代嵌合抗原受体。现阶段可以用来进行选择的协调刺激信号主要包括CD134、CD137、CD28以及诱导共刺激分子等。虽然在理论上二代嵌合抗原受体的作用应该弱于三代嵌合抗原受体，但是三代嵌合抗原受体很可能泄露信号，所以在临床上主要采用二代嵌合抗原受体进行试验[21-23]。通过对嵌合不同协调刺激分子的二代嵌合抗原受体进行研究发现，CD28和其他的协调刺激分子相比较而言能够更好地促进IL-2的分泌。CD137能够显著的增加修饰细胞的存活能力，ICOS则能够显著的促进靶细胞的溶解。虽然在多数临床试验中所采用嵌合抗原受体的复杂性和构造都不相同，但是在现今的临床研究中还很少将其进行对比性研究。为了获得更好的临床研究效果，最好的信号应该不仅要能够持续促进T细胞功能与生存，而且能够防止其过度的增生组合。随着研究的不断发展，我们发出现CCR2、CCR4等嵌合趋化因子能够更好的活化T细胞，增强T细胞的抗肿瘤活性[24]。

2.2 人源单抗的使用

通常情况下，鼠源性单抗是构建嵌合抗原受体胞外单链可变区的重要组成部分，在患者体内可以将其作为独特型抗体存在，能够利用它来进行宿主免疫反应。如果在循环中没有发现这种抗体的存在，那就说明这是一个十分复杂的免疫过程。因其可能会对嵌合抗原受体T细胞的活化以及扩增造成影响，通常建议使用人源性单抗。现阶段，已经有实验将人源性单抗引入到嵌合抗原受体的构建过程中，并将其称之为嵌合抗原抗体。将人源性抗体引入之后，嵌合抗原受体治疗方法的应用范围将会更加广阔[25]。

2.3 选择效应细胞

现阶段，在多数临床实验中使用最频繁的是CD3+T细胞，主要包括CD8+T细胞、CD4+T细胞及其他亚群细胞。因为多克隆选择以及异质性选择的多变性，通常会选择较强的趋化肿瘤组织以及对正常的组织损伤较小的细胞亚群来提高治疗的效果。其一为记忆性T细胞。多数研究显示，嵌合抗原受体所修饰的低分化T细胞亚群在临床过继输注之后，其抗肿瘤效应以及扩增能力都会有所增强，并且整体反应较好。通过在动物体内进行的实验证实，中央记忆性T细胞因具有较强的分化能力而在进行输注反应之后较周围其他记忆T细胞的记忆能力强。其二为双特异性T细胞。病毒特异性T细胞具有两大优势，第一个优势表现在它能够通过生理性的T细胞表面受体对病毒进行识别，进而为T细胞提高更强的协调刺激信号，增强T细胞的扩增，使T细胞维持在需要治疗的剂量水平上。造血干细胞在移植之后输注供者T细胞，是一种十分有效的抑制移植后复发的治疗。但是异体T细胞会引起移植物抗宿主病效应，自体的T细胞会受到疾病自身进展及患者使用药物等多方面因素的影响，因而很难获得治疗剂量，而且会因为缺乏同种异体反应而降低移植抗白血病效应。实验也证实了具有病毒特异性的嵌合抗原受体修饰的T细胞能够通过生理性的T细胞表面受体来充分活化，进而维持到有效的治疗剂量。其三为其他可供选择的细胞亚群。在近几年的研究中，NK和CIK细胞也受到了较为广泛的关注。体外研究CRA修饰CIK细胞，通过研究发现其容易培养并且培养周期相对较短，能够较好的杀死肿瘤细胞，趋化因子以及高表达黏附分子具有较强的肿瘤组织趋化以及骨髓趋化能力，在不久的将来会成为嵌合抗原受体更强的抗原细胞。在实验抗CD19CAR修饰NK细胞的过程中我们发现，它的转导率高达49%，但是扩增的NK细胞有60%以上用于表达CAR-CD19，达到了使用逆转录病毒的转染水平。虽然它现在在患者体内的持续性较差，但是随着科学技术的不断发展，NK细胞将会因为它自身具有较高的传导率而降低肿瘤患者的医疗费用[26-28]。

3 嵌合抗原受体技术在血液肿瘤治疗中的优势以及发展前景分析

嵌合抗原受体相关的免疫治疗方法已经在临床上的研究已超过15 a。现阶段正在进行的临床实验有30项之多，研究的内容主要包括病毒性疾病、血液系统肿瘤以及实体瘤等，特别是在血液系统的研究方面，该技术的发展十分先进。原因在于，多数血液肿瘤中都有着较为清楚的肿瘤相关抗原以及肿瘤特异性抗原，为嵌合抗原受体治疗方法提供了良好的单链以及靶点可变区。例如，对于CD123、CD30、CD22、CD20等多个靶点，已经在嵌合抗原受体疗法的研究中有所涉及。但是实体瘤能够作为设计嵌合抗原受体疗法的靶点抗原很少，在局部的肿瘤免疫抑制微环境中，其抗肿瘤效果相对较差。从CD19嵌合抗原受体所修饰的T细胞在慢性淋巴细胞白血病以及非霍奇金淋巴瘤中的发展过程看，嵌合抗原受体技术被运用得较为恰当。对于多发性脊髓瘤，嵌合抗原受体治疗方法可能会成为它的主要治疗方法，针对CD56、CD38以及CD138甚至胞内肿瘤抗原，嵌合抗原受体的研究至今都处于前临床阶段，并且为临床试验提供了十分珍贵的数据。部分临床实验已经证实嵌合抗原受体修饰的T细胞能够根治AML。Ley寡糖抗原是最早被选为嵌合抗原受体治疗的AML靶点，并已经成功地进入到临床实验中。参与实验的患者的病情都在短时间内得到稳定，并且均没有出现明显的毒副反应，这充分说明了Ley寡糖抗原可以作为嵌合抗原受体T细胞的良好靶点[29-33]。

4 结语

免疫治疗是治疗肿瘤患者的一种新的治疗方法，给肿瘤患者带来了希望。未来嵌合抗原受体疗法的发展会朝着个体化的方向发展，嵌合抗原受体疗法将作为一种新型的肿瘤免疫治疗方法，在肿瘤治疗中发挥出巨大的作用。

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[责任编辑 李麦产]

Progress in the study of chimeric antigen receptor (CAR) in the treatment of blood tumor immunotherapy

1.Department of Microbiology and Immunology, Henan Vocational College of Nursing,Henan Anyang 455000, China; 2.Pharmacy College of Henan University，Henan Kaifeng 475004, China

As a basic immune treatment strategy. Chimeric antigen receptor has nearly 25-years history in the treatment of malignant tumors. With the development of signal transduction pathways, chimeric antigen receptors are widely used in clinical practice. In the treatment of hematological malignancies, chimeric antigen receptors have some significant advantages. The chimeric antigen receptors were retrospectively analysis on the innovation, application, statusquo and development situation, one by one comb.

chimeric antigen receptor technique; blood tumor immunotherapy; research progress

1672-7606(2016)04-0290-04

2016-10-08

国家自然科学基金面上项目(81470545,81670088)

李丽(1975-)，女，河南安阳人，副教授，从事医学微生物研究工作。

姬新颖(1963-)，男，河南新安人，教授，从事细胞免疫与治疗工作。

R733

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