嵌合抗原受体T 细胞疗法的研究进展及在急性淋巴细胞白血病中的应用

张 震 ,吕 黎，魏 驰，李爱琴，张飞雄

(1.宁夏医科大学临床医学院，宁夏 银川 750004；2.甘肃中医药大学临床医学院，甘肃 兰州 730000;3.宁夏医科大学总医院心脑血管病医院消化科，宁夏 银川 750002）

1 嵌合抗原受体T 细胞

嵌合抗原受体T 细胞（CAR-T 细胞）是从病人的外周血中采集的原始T 细胞基因改变产生的[1]。CAR-T 细胞主要是由T 细胞抗原受体（TCR）的CD3ζ 胞内信号域、跨膜结构域（TMD）、铰链和单链抗体（scFv）组成，故CAR 可定义为嵌合抗原受体[2]，而这个基本构成又被称为第一代CAR-T 细胞。

通过增加一个额外的协同刺激信号域如CD3ζ胞内信号域内的CD28、4-1BB，开发了第二代CAR-T 细胞。CD28 和4-1BB (CD137)协同刺激信号域都与活化T 细胞的克隆扩增有关，且与活化T细胞的长期生存有关，而与CD28 信号无关[3-6]。通过在CD3ζ 细胞内信号域中再添加两个或更多的协同刺激信号域，如CD27、CD28、4-1BB、ICOS 或OX40，就可以构建第三代CAR-T 细胞[7-8]。CD27、ICOS 和OX40(CD134)与CD28 或4-1BB 的协同刺激提高了T 细胞存活率[9-11]。

目前已经构建了三代CAR-T 细胞。第一代CAR-T 细胞缺乏协同刺激信号域，第二代有一个(CD28 或4-1BB) 协同刺激信号域[12,13]，第三代有两个(CD28 和4-1BB 或OX-40) 协同刺激信号域。因为有效的细胞分裂和最佳的细胞因子生成，以及延长的T 细胞扩张和持续的抗肿瘤作用[14-16],第二代和第三代CAR-T 细胞比第一代CAR-T 细胞表现出更好的反应[17]。

如今免疫疗法使用最广泛的CAR-T 细胞是第二代CAR-T 细胞，因为它们增强了体内活力和效率[18]。据相关临床前试验显示，第二代CAR-T 细胞的抗肿瘤能力更强[19]，且被临床证实，在难治/复发(R/R) CD19 阳性恶性肿瘤患者中出现了显著的治疗结果[3,20-23]。

2 嵌合抗原受体T 细胞的作用机制

基于CAR-T 细胞的免疫治疗独立于主要组织相容性复合体(MHC)[24,25]，在治疗癌症，尤其是B 细胞血液学恶性肿瘤方面取得了惊人的成功[22,26-27]。包含一个CAR 重组受体细胞外的抗原识别域、跨膜域和胞内信号域(如CD3ζ,CD28 和4-1BB)。因此，表达CAR 的T 细胞可以识别广泛的细胞表面抗原，包括糖脂类、碳水化合物和蛋白[28]，并通过胞质协同刺激的激活攻击表达这些抗原的恶性细胞[29]。

这种免疫疗法的原理涉及对病人T 细胞进行基因工程，以表达一个表面受体，直接针对肿瘤细胞。Bu 等人采用重组技术，构建T 细胞受体(TCR)结构，由肿瘤相关抗原特异性单链可变片段(scFv)抗体与跨膜域(TMD)融合，再与细胞内T 细胞信号通路结合形成。所有这些过程导致CAR 能与特定的肿瘤细胞结合和激活T 细胞，以实现细胞毒性潜力的嵌合抗原受体T 细胞疗法从基本的科学观点和临床医生的观点来看都有各种优势。首先，CAR -T 细胞独立于HLA 表型，对不同的病人有用，不管他们的细胞表达与否，因为有些肿瘤倾向于下调它。该疗法同时作用于CD4+和CD8+细胞，并允许额外的T辅助细胞和T 细胞毒性细胞的作用[30]。

总结了在宾夕法尼亚大学和其他大多数临床试验项目中抗-CD19 CAR -T 细胞产生的基本步骤。病人接受自体T 细胞移植手术，一旦收集到，T细胞将通过CAR 构造进行基因改造，并在体内进行扩增以供临床使用。虽然慢病毒和逆转录病毒载体是代表研究中基因转移的方法，但也可以采用其他方法，如电迁移和RNA-based 方法[31,32]。使用的细胞培养制造系统类型可能会影响CAR-T 细胞的最终表型组成，产生不同的临床结果[33-35]。例如，在Levine B L 等人的研究中使用了一种抗-CD3/CD28抗体涂层磁珠系统，使最终CAR-T 细胞具有记忆功能和持久性[34]。在抗-CD19 CAR-T 细胞输注前，患者通常接受化疗，其目的是诱导淋巴细胞耗竭，从而增强CAR-T 细胞在体内的扩增和持久性[36]。淋巴细胞减少可能有肿瘤细胞排出的额外好处，可以潜在地提高CAR-T 细胞的治疗效果，减少毒性。值得注意的是，一些患者在没有早期淋巴细胞衰竭的情况下对CAR-T 细胞治疗具有反应。除了研究的CAR-T 细胞变化之外，不同的CAR-T 细胞治疗方案之间的其他差异包括淋巴细胞耗竭的类型和强度、抗-CD19 CAR-T 细胞灌注的时间和剂量，当然还有目标患者人群和恶性肿瘤。

3 急性淋巴细胞白血病

最近，成人初诊急性淋巴细胞白血病(ALL)的预后在使用密集化疗方案和新的化疗药物的应用后有显著改善，完全缓解(CR)率达到85%～90%,长期生存率达到30%～50%,但大多数患者仍有复发和进展为复发/难治急性淋巴细胞白血病（R/R ALL）的风险[37-39]。迄今为止，异基因造血干细胞移植(allo-HSCT) 被认为是所有达到CR 的患者中唯一具有潜在疗效的治疗方案[40,41]。在目前的临床实践中，CR 是R/R ALL 患者后续allo-HSCT 的先决条件。由于没有得到CR，采用创新策略实现和维持CR 仍是R/R ALL 患者追求的主要目标。

尽管联合化疗、免疫治疗、放疗、靶向治疗和干细胞移植在治疗上取得了重大进展，但复发/难治性B 细胞恶性肿瘤的预后仍然很差。因此，有希望的结果表明采用嵌合抗原受体T 细胞的过继细胞治疗方案治疗复发/难治性淋巴增生性疾病[42-45]，如ALL[17,23]、慢性淋巴细胞白血病(CLL)[3,46]和非霍奇金淋巴瘤（NHL）[47]是一种可行的方法。

3.1 CAR-T 细胞疗法治疗急性淋巴细胞白血病的优势

CAR-T 细胞免疫疗法在肿瘤溶解后，这些细胞可能作为记忆细胞存在，表明这些细胞可能比单克隆抗体更有效[48]。此外，该技术在许多病例中被用于抢救或桥疗，不存在造血干细胞移植(HSCT)引起的HLA 不相容的局限性，甚至在同种异体干细胞(AlloSCT)复发和双特异性抗体难治性ALL 患者中均观察到反应[25]。CAR 介导的T 细胞识别的特异性依赖于表达的抗体域，这种能力不依赖于主要的组织相容性复合物的表达，并且可以潜在地用于任何一种抗体可用的肿瘤或非肿瘤性靶标。

Maude 等人报道在儿童和成人R/R ALL 患者中CR 率高达90%[25]。Davila 等人报道在成R/R ALL 患者中CR 率达88%[22]。Lee 等人对美国癌症研究所（NCI）中的儿童和年轻ALL 患者进行了分析CR 率为66.7%[24]。同时,Dai 等报道了在BM 中R/R ALL 成人患者的CR 率为44.4%。Hu Y 等报道了R/R ALL 成人患者的CR率达92.8%[49]，而Hagop Kantarjian 等报道的CR 率仅有25%，N G kbuget 等人报道的CR 率为27%[37,38]。在Guoqing Wei 等人的病例对照研究中，直接比较了R/R ALL 患者的化疗和抗-CD19 CAR-T 疗法之间的CR 率，发现抗-CD19 CAR-T 疗法组的CR 率要比化疗组高得多。此外，与化疗组相比，抗-CD19 CAR-T 疗法组完全缓解且血液完全、部分或不完全恢复的患者对最小残留疾病的反应发生率更高，这突出了CAR-T 细胞缓解的深度和质量。而且，抗-CD19 CAR-T 疗法组患者具有晚期疾病特征，包括那些短时间内首次复发的患者、先HSCT 治疗后又二线治疗的患者，这意味着抗-CD19 CAR-T 疗法对R/R ALL 患者有显著的好处[50]。

3.2 CAR-T 细胞疗法治疗急性淋巴细胞白血病的不良反应

CAR-T 细胞治疗的毒性可以分为四类[51]：

（1）靶向肿瘤毒性，如细胞因子释放综合征和肿瘤溶解综合征；

（2）靶向非肿瘤毒性，特别是抗CD19 CAR-T细胞治疗后的B 细胞发育不全和CAR-T 细胞治疗实体瘤中肿瘤相关抗原(TAAs) 对正常组织的靶向性；

（3）在CAR-T 细胞治疗的实验模型中观察到的非靶向非肿瘤毒性；

（4）基因毒性，是一种可能与逆转录病毒和慢病毒在汽车t 细胞构建中的应用有关的假定的风险。但是，到目前为止，在CAR -T 细胞治疗的背景下还没有报道过基因毒性[52]。

综上所述，CAR-T 细胞疗法是对化疗、免疫治疗、造血干细胞移植等治疗方式的一个补充，特别是对于复发/难治急性淋巴细胞白血病，多数研究报道CAR-T 细胞疗法用于治疗复发/难治急性淋巴细胞白血病有高CR 率，并且因为不存在造血干细胞移植引起的HLA 不相容的局限性，该技术在许多病例中被用于抢救或桥疗。随着研究，CAR-T 细胞不断优化，但在临床中仍然存在CRS、B 细胞发育不全等不良反应，这就需要我们进一步的研究和优化CAR-T 细胞的设计，增强CAR-T 细胞的靶向性和持久性，增加抗肿瘤性的同时减少不良反应，更好的用于临床工作中，为患者和医生的抗肿瘤战斗中增加一个强有力的武器。