“颠覆世界”的CAR-T疗法究竟为何让人欢喜让人忧?(下)

来源: 新浪医药新闻  2018-07-17 A- A+

近日,该领域公认的2位大牛Carl H. June和Michel Sadelain在《新英格兰医学杂志》发表撰文,重点介绍当前CAR-T细胞疗法的功效和毒性作用。昨日,新浪医药推出了上篇(NEJM重磅:“颠覆世界”的CAR-T疗法究竟为何让人欢喜让人忧?),今天继续为你推出下篇:

3、与CAR-T细胞相关的细胞毒性

所有癌症疗法都有副作用,CAR-T细胞疗法也不例外。与CAR-T细胞相关的毒性效应谱不同于靶向PD-1和CTLA-4的检查点抗体(见表2),后者主要的毒性作用是结肠炎、皮疹、息肉及内分泌疾病。已报道的CAR-T细胞的许多毒性作用是on-target效应,其毒性效应谱取决于抗体单链可变区片段的特异性和T细胞激活。当靶细胞被清除或CAR-T细胞移植被终止时,毒性效应可被逆转。这种可逆性与细胞毒化疗相关的许多毒性效应形成了鲜明对比,后者是off-target效应,并可能在整个生物体的细胞内造成永久性的遗传修饰,包括干细胞。这些永久性修饰可能具有长期的临床显著后果。

B细胞发育不全是靶向B细胞分化抗原(如CD19、CD20、CD22)CAR的一个预测性的on-target/off-tumor不良效应。临床经验表明,由CD19 CAR诱导的B细胞发育不全比由利妥昔单抗治疗后诱导的更为完全。在CAR T细胞消融后,B细胞发育不全可迅速逆转。针对CAR诱导B细胞发育不全患者的临床治疗指南正在不断演变,并且针对儿童和患者可能有所不同,这是由于儿童可能有不完全的长寿命浆细胞(LLPC)区室和较弱的体液免疫。大多数人浆细胞不表达CD19。

在某些患者中,CAR-T细胞诱导一种与血清细胞因子水平显著升高相关的发热、低血压、低氧以及神经病学改变等临床症状,这一副作用谱被称为细胞因子释放综合征(CRS)。CRS的发生与CD19和B细胞成熟抗原(BCMA,又称CD269)CAR有关,在CD19 CAR中,CRS的严重程度与治疗时由骨髓中未成熟细胞所评估的肿瘤负担相关。CRS表现为非感染性流感样症状,并可能发展为危及生命的伴低氧低血压的毛细血管渗漏。CRS的发病与CAR-T细胞的药代动力学特征有关,症状与CAR-T细胞峰值水平之间存在时间关联。CRS是一种on-target毒性作用,在接受CAR疗法无临床缓解的患者中并不常见。这种综合征与T细胞激活和高水平的细胞因子有关,包括IL-6和IFN-γ。Actemra(tocilizumab,托珠单抗)是一种抗IL-6受体拮抗剂,在管理CAR-T细胞诱导的严重CRS方面通常是有效的。

最近,FDA已批准tocilizumab用于CAR-T细胞诱导的CRS的治疗。如果患者对IL-6受体阻断剂没有表现出快速缓解,则应及时给予糖皮质激素治疗。在写这篇文章时,还没有报道IL-6阻断剂和糖皮质激素的使用会干扰tocilizumab的疗效,一项正在进行的前瞻性研究(NCT02906371)将评估给予预防性tocilizumab治疗是否会损害疗效。在儿童和成人急性前体B细胞淋巴细胞白血病中,基线肿瘤负担可预测是否会发生严重的CRS,并且已确定了血清中的预测性生物标志物。

测试CD19和BCMA CAR-T细胞的所有研究组都已报道了神经毒性。这似乎是与CD19靶向疗法相关的一类效应,因为同样的毒性频谱之前已在一种抗CD19和抗CD3双特异性单克隆抗体治疗中报道。导致神经毒性的原因目前未知,但它通常是完全可逆的,并与癌症向中枢神经系统的扩散无关。大脑水肿已在Gust等人和Kite制药开展的临床研究中被报道,但在Maude等人和Park及其同事开展的临床研究中未观察到。在这种神经系统综合征的病理生理学被揭示前,临床管理仍然是凭经验。

病毒载体的整合一直与基因修饰的造血干细胞在临床应用中的安全性密切相关。例如,在X连锁重症联合免疫缺陷病(SCID)患者中,使用γ逆转录病毒载体介导基因转移来恢复编码IL-2受体γ链(IL2RG)的基因的表达,虽然10例患者中有9例成功治疗,但在接受基因治疗后数年内9例患者中有4例发生T细胞白血病。目前,已有超过1000例患者输注了T细胞受体或CAR修饰的T细胞,至今还没有报道发生一例致癌性转化事件。

4、治疗其他血液系统癌症的其他CAR疗法

CD19 CAR疗法是最成功也是最有名的CAR疗法。在靶标选择性方面已经出现了几个重要的教训。B细胞发育不全突出了CAR-T细胞可在表达靶抗原的正常组织上造成损害。虽然这类on-target副作用在CD19上通常不会危及生命,但其他靶标则有可能导致死亡。此外,完全缓解后病情再复发的患者可能呈CD19阴性,这突出了预测抗原逃逸的迫切需求。靶向CD19已被证明比靶向CD20和CD22更有效,这表明高密度的CAR靶标表达是可取的,尽管其他因素也有可能起作用。虽然没有迹象表明在B细胞癌症中CAR T细胞的迁徙是限速的,但一些骨髓外疾病部位(如腹膜后或中枢神经系统白血病)有时没有反应。目前仍然缺乏数据对髓外疾病患者的缓解率与局限于骨髓的白血病患者的缓解率进行正式的评估,也不清楚为什么急性淋巴细胞白血病(ALL)比慢性淋巴细胞白血病(CLL)或非霍奇金淋巴瘤(NHL)对CD19 CAR疗法产生更频繁、更深程度的缓解。鉴于CD19靶密度相似,因此疾病部位和肿瘤微环境以及宿主T细胞功能可能是造成这些差异的原因。

CAR疗法针对B细胞癌症的疗效对于其他血液肿瘤而言是个好兆头。目前,针对多发性骨髓瘤的几个候选靶标已在临床前探索阶段,包括:κ轻链、CD138、Lewis Y抗原、BCMA、CS1(细胞表面糖蛋白CD2子集1,也称为信号淋巴细胞激活分子家族成员7 [SLAMF7]或CD319)、CD38和整合素β7。目前,有几家公司正在开展靶向BCMA的临床研究,最近公布的数据非常令人鼓舞,尽管是初步的结果。此外,有一些靶标可用于急性髓性白血病(AML),包括:CD33、CLEC12A、CD44V6、EMR2、TIM3、CD70、Lewis Y antigen、CD123和叶酸受体β。目前已启动了旨在调查后三个靶标的临床试验。虽然机制尚不清楚,但CD123 CAR-T细胞给药后发生的致命并发症毛细血管渗漏综合征表明,需要对这个靶标进行进一步的调查。与CD19相似表达谱的靶标的缺乏,使靶向2种或更多种抗原(组合靶向)成为对抗抗原逃逸而不加剧毒性的必要手段。

5、细胞工程化和合成生物学

基因工程结合合成生物学提供了一种广泛的可能性来设计功能增强的T细胞。提高CAR疗法的有效性(防止抗原逃逸)和安全性(减少on-target/off-tumor效应)的新方法包括组合靶标和只识别2种中任一种抗原或是2种抗原的布尔逻辑门控T细胞。通过在CAR-T细胞表面表达共刺激配体或分泌细胞因子或其他分子也可使工程化T细胞进入肿瘤微环境中用作一种发射台。采用可控自杀开关,如诱导型caspase 9和截短的EGFR,有望使T细胞的安全使用得到进一步的提高。

基因工程技术也在不断演化。定向核酸酶的问世,为删除T细胞中的基因或向一个选定位点插入转基因提供了新前景。经基因修饰的T细胞的过继转移将可能为基因组编辑的新兴领域提供初步的概念证明。研究小组最近发现,表达来自T细胞受体座的一种CAR通过维持T细胞功能、减弱紧张信号和延迟T细胞耗竭,增强了肿瘤的清除作用。

6、挑战和展望

FDA批准CD19 CAR-T细胞疗法治疗复发性和难治性ALL及DLBCL具有几个重大的意义,其中最重要的是这是第一种此类型的基因转移疗法获得FDA的商业化批准。由于存在CRS和神经毒性作用,这些CAR-T细胞附带有一个风险评估和减灾战略,其中FDA要求医生和医院员工完成不良反应管理的系统培训。

使用基因工程化的T细胞作为一种精准医学产品治疗白血病和淋巴瘤,有可能为此类癌症的临床护理带来一场变革。该领域的主要科学挑战是使用CAR疗法治疗实体瘤。T细胞可以清除实体瘤,例如联合检查点抑制剂疗法及输注肿瘤浸润性淋巴细胞治疗晚期癌症,包括黑色素瘤、胆管癌和结直肠癌。实体瘤中T细胞适宜靶点的鉴别需要进一步的研究,以防止off-tumor效应或使其最小化。

虽然自体CAR-T细胞疗法有巨大的治疗潜力,但自体T细胞疗法的成本蕴涵和复杂性仍然是其更广泛应用的障碍之一。采用多种基因编辑技术使“通用型”CAR-T细胞的开发成为可能,并且已经在一些高度免疫抑制的前体B细胞ALL儿科患者中获得了成功。开发通用型T细胞的主要挑战是要同时避免宿主抗移植物和移植物抗宿主双向的排斥反应。T细胞也可由人胚胎干细胞和诱导多能干细胞产生。因此,诱导多能干细胞和合成生物学等相关技术的融合可能提供一个机会,来产生独特地结合了有利属性的通用型T细胞,包括抗原特异性、无同种异体反应、组织相容性、增强的功能性。

这里讨论的原理也可以用于设计靶向其他疾病的细胞疗法。例如,自身免疫、感染、炎症、退行性疾病、伤口愈合、纤维化都是可以从工程化效应T细胞或调节性T细胞中受益的疾病类型。CAR疗法的研发呈现全球化的特点,在ClinicalTrials.gov上登记临床试验就超过了250,虽然大多数是在美国和中国进行,欧洲和日本相对较少。造成这种地理差异的原因可能是复杂的,并且可能部分地涉及社会对遗传干预疗法接受程度的地区差异。CD19 CAR-T细胞疗法获批用于肿瘤学带来的契机,可能加速工程化细胞疗法的临床转化,在炎症性和再生医学领域广泛应用。(新浪医药编译/newborn)

文章参考来源:

1. A Look Forward — The Frontiers in Medicine Series

2. Chimeric Antigen Receptor Therapy

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