CAR_T细胞治疗

Chimeric antigen receptor T-cell therapyChimeric antigen receptor T-cell therapyCAR-TCAR-T细胞治疗细胞治疗目录 概述概述CAR-TCAR-T细胞治疗的平安性细胞治疗的平安性CAR-TCAR-T细胞治疗的临床应用细胞治疗的临床应用CAR-TCAR-T细胞治疗血液系统恶性肿瘤的不良反响细胞治疗血液系统恶性肿瘤的不良反响分子构造分子构造CAR-TCAR-T细胞治疗的流程细胞治疗的流程展望展望1.概述概述 2021年，美国宾夕法尼亚大学June教授研究组报道了采用抗CD19单抗、4-1BB和TCR/CD3的链构建嵌合型抗原受体chimeric antigen receptor，CAR修饰T细胞治疗3例晚期慢性淋巴细胞白血病(CLL)病例的临床研究，3例CLL治疗后2例到达完全缓解(已随访10和11个月)，1例为局部缓解1。研究结果说明抗CD19 CAR在治疗B系恶性肿瘤中的良好前景。在此之后，针对复发和难治B细胞淋巴瘤/白血病的CAR-T细胞免疫治疗便迅速受到全球淋巴瘤相关专家和制药公司的关注和跟进。1徐晓军，赵海招，汤永民.嵌合抗原受体技术免疫治疗血液系统恶性肿瘤的研究进展.1.概述概述 1.1 CAR-T1.1 CAR-T细胞概念细胞概念T T细胞是人体内发挥特异性抗肿瘤作用的效应细胞，其作用细胞是人体内发挥特异性抗肿瘤作用的效应细胞，其作用的发挥具有主要组织相容性复合物的发挥具有主要组织相容性复合物(main histocompatibility(main histocompatibility complex,MHC)complex,MHC)限制。限制。然而然而,肿瘤免疫编辑的过程会使肿瘤免疫编辑的过程会使MHCMHC在肿瘤细胞外表表达下在肿瘤细胞外表表达下降，破坏抗原加工过程降，破坏抗原加工过程,降低肽段免疫原性。这样长期形成的降低肽段免疫原性。这样长期形成的免疫逃逸机制免疫逃逸机制,能使肿瘤细胞成功躲避能使肿瘤细胞成功躲避T T细胞攻击细胞攻击,肿瘤快速增肿瘤快速增殖。殖。而人体内另一种特异性淋巴细胞而人体内另一种特异性淋巴细胞B B细胞的抗原受体及其分泌细胞的抗原受体及其分泌的抗体可以直接与相应的抗原结合。的抗体可以直接与相应的抗原结合。1.概述概述 1.1 CAR-T1.1 CAR-T细胞概念细胞概念通过将识别肿瘤相关抗原通过将识别肿瘤相关抗原(tumor associated antigen(tumor associated antigen，TAA)TAA)的单链抗体的单链抗体(single chain fragment variable(single chain fragment variable，scFv)scFv)和胞内和胞内信号域信号域“免疫受体酪氨酸活化基序免疫受体酪氨酸活化基序(immunoreceptor tyrosine-(immunoreceptor tyrosine-based activation motifs,ITAM,based activation motifs,ITAM,通常为通常为CD3CD3或或FcRI)FcRI)在体外进展基因重组，生成重组质粒，再在体外通过转染技术在体外进展基因重组，生成重组质粒，再在体外通过转染技术转染到患者的转染到患者的T T细胞，使患者细胞，使患者T T细胞表达肿瘤抗原受体细胞表达肿瘤抗原受体,转染后经转染后经过纯化和大规模扩增后的过纯化和大规模扩增后的T T细胞，称之为嵌合抗原受体细胞，称之为嵌合抗原受体T T细胞细胞(CAR-T(CAR-T细胞细胞)。表达表达CARCAR的的T T细胞以抗原依赖、非细胞以抗原依赖、非MHCMHC限制的方式结合肿瘤抗限制的方式结合肿瘤抗原原,启动并活化特异性杀伤肿瘤反响。启动并活化特异性杀伤肿瘤反响。1.概述概述相关概念相关概念MHC主要组织相容性复合体是由一群严密连锁的主要组织相容性复合体是由一群严密连锁的基因群组成，定位于动物或人某对染色体的特定区域，呈基因群组成，定位于动物或人某对染色体的特定区域，呈高度多态性。其编码的分子表达于不同细胞外表，参与抗高度多态性。其编码的分子表达于不同细胞外表，参与抗原递呈，制约细胞间相互识别及诱导免疫应答。原递呈，制约细胞间相互识别及诱导免疫应答。人类的人类的MHC通常称为通常称为HLA基因或基因或HLA复合体，其编码复合体，其编码的分子表达于白细胞上，称为人类白细胞抗原的分子表达于白细胞上，称为人类白细胞抗原(human leucocyte antigen，HLA)。白细胞分化抗原是白细胞在正常分化成熟不同谱系和不白细胞分化抗原是白细胞在正常分化成熟不同谱系和不同阶段以及活化过程中，出现或消失的细胞外表标记。应同阶段以及活化过程中，出现或消失的细胞外表标记。应用以单克隆抗体鉴定为主的聚类分析法，将识别同一分化用以单克隆抗体鉴定为主的聚类分析法，将识别同一分化抗原的来自不同实验室的单克隆抗体归为一个分化群或分抗原的来自不同实验室的单克隆抗体归为一个分化群或分化抗原簇化抗原簇cluster of differentiation,CD。T细胞抗原受体细胞抗原受体(T cell antigen receptor，TCR是是T细胞特异性识别抗原肽细胞特异性识别抗原肽-MHC复合体，启动复合体，启动T细胞增殖分化，细胞增殖分化，进而诱导特异性免疫应答的关键分子进而诱导特异性免疫应答的关键分子。1.概述概述T cellAntigen-presenting cellT细胞活化的细胞活化的“双信号学说双信号学说2.2.分子构造分子构造图1 嵌合抗原受体构造示意图2大多数CAR包括胞外抗原结合区(由来源于单克隆抗体的轻链和重链组成,中间由带韧性的铰链区连接形成单链抗体)、跨膜区域(一般由同源或异源的CD3、CD8或CD28等二聚体膜蛋白组成)和胞内信号转导区(免疫受体酪氨酸活化基序,通常为CD3或FcRI)组成。2陈杰,王宇环,罗成林,王慧琴,罗晓玲.嵌合抗原受体T细胞介绍及抗肿瘤临床应用.2.2.分子构造分子构造嵌合抗原受体的演化嵌合抗原受体的演化第一代第一代CARCAR由单链抗体通过跨膜区域与胞内信号传导区由单链抗体通过跨膜区域与胞内信号传导区(ITAM)(ITAM)相连相连,ITAM,ITAM通通常为常为CD3CD3或或FcRIFcRI。但第一代。但第一代CARCAR设计的信号域是单一的信号分子，而肿瘤细设计的信号域是单一的信号分子，而肿瘤细胞外表共刺激分子表达减弱或缺失，所以胞外表共刺激分子表达减弱或缺失，所以CARCAR修饰的修饰的T T细胞细胞(CAR-T(CAR-T细胞细胞)虽然能虽然能识别肿瘤细胞，但由于缺乏有力的识别肿瘤细胞，但由于缺乏有力的“第二信号，第二信号，CAR-TCAR-T细胞难以充分活化，在细胞难以充分活化，在体内存在时间短，临床效果有限体内存在时间短，临床效果有限 。只能引起短暂的。只能引起短暂的T T细胞增值和较低的细胞因子细胞增值和较低的细胞因子分泌，不能提供长时间的分泌，不能提供长时间的T T细胞扩增信号和持续的体内抗肿瘤效应。细胞扩增信号和持续的体内抗肿瘤效应。2.2.分子构造分子构造嵌合抗原受体的演化嵌合抗原受体的演化第二代第二代CARCAR的胞内信号转导区引入了共刺激分子的胞内信号转导区引入了共刺激分子CM1,CM1,主要为主要为CD28CD28分子。依分子。依照照T T细胞活化的细胞活化的“双信号学说，双信号学说，T T细胞的激活和增殖需要共刺激信号。细胞的激活和增殖需要共刺激信号。在第在第1 1代代CARCAR的根底上引入的根底上引入1 1 个共刺激分子，不仅增加个共刺激分子，不仅增加T T 细胞的扩增倍数而细胞的扩增倍数而且增强了且增强了T T 细胞的抗肿瘤特性。细胞的抗肿瘤特性。2.2.分子构造分子构造嵌合抗原受体的演化嵌合抗原受体的演化第三代第三代CARCAR引入了双共刺激分子(CM1和CM2),主要为CD28分子加上CD134或CD137。可增强T 细胞的杀瘤能力，并延长了T 细胞在体内的存活时间。第3代CAR在T 细胞的扩增倍数、体内存活时间以及分泌细胞因子的能力都较第2代有优势。3 3.CAR-T.CAR-T细胞治疗流程细胞治疗流程33 3 David M.Barrett,Nathan Singh,David L.Porter,Stephan A.Grupp,and Carl H.June.Chimeric Antigen Receptor Therapy for Cancer.细胞治疗细胞治疗的临床应用的临床应用 1.CAR-T1.CAR-T细胞在血液系统恶性肿瘤治疗中的应用细胞在血液系统恶性肿瘤治疗中的应用目前正在开发的针对血液系统恶性肿瘤的目前正在开发的针对血液系统恶性肿瘤的CARCAR种类很种类很多，主要包括利用抗多，主要包括利用抗CD19CD19、抗、抗CD20CD20、抗、抗KappaKappa轻链、抗轻链、抗CD22CD22、抗、抗CD23CD23、抗、抗CD30CD30、抗、抗CD70CD70等抗体构建等抗体构建CARCAR修饰的修饰的T T细胞或细胞或NKNK细胞进展抗肿瘤研究，其中以抗细胞进展抗肿瘤研究，其中以抗CD19CD19、抗、抗CD20CD20单克隆抗体最为热门。单克隆抗体最为热门。CD19CD19特异地表达于特异地表达于B B淋巴细胞及淋巴细胞及B B系肿瘤，是治疗系肿瘤，是治疗B B系系肿瘤很有潜力的靶点，也是肿瘤很有潜力的靶点，也是CARCAR研究中的热点。在美国，研究中的热点。在美国，目前正在开展的应用抗目前正在开展的应用抗CD19CD19单克隆抗体构建单克隆抗体构建CAR-TCAR-T细胞细胞治疗血液系统肿瘤的临床试验有治疗血液系统肿瘤的临床试验有1010余项，其中包括急性余项，其中包括急性淋巴细胞白血病淋巴细胞白血病ALL)ALL)、慢性淋巴细胞白血病、慢性淋巴细胞白血病(CLL)(CLL)、非霍奇金淋巴瘤非霍奇金淋巴瘤(NHL)(NHL)等。等。细胞治疗细胞治疗的临床应用的临床应用 1徐晓军，赵海招，汤永民.嵌合抗原受体技术免疫治疗血液系统恶性肿瘤的研究进展.细胞治疗细胞治疗的临床应用的临床应用 2.CAR-T 细胞在实体肿瘤中的应用细胞在实体肿瘤中的应用CAR具有赋予T 细胞更强的靶向性并能打破宿主免疫耐受状态等理论优势，在白血病、淋巴瘤中取得了不错的疗效。现在CAR-T 细胞在实体肿瘤中的应用主要包括卵巢癌、前列腺癌、胰腺癌、胶质母细胞瘤、黑色素瘤、乳腺癌等。但由于实体肿瘤的脱靶效应、免疫细胞不易进入实体瘤内部等因素，该应用尚处于临床前期试验阶段。细胞治疗的平安性细胞治疗的平安性根据现有的临床试验，CAR-T 细胞输注的平安性良好，大局部患者能够耐受。目前对于CAR-T细胞治疗的担忧主要来自以下几个方面：插入突变插入突变22CAR-TCAR-T技术是在技术是在T T细胞中插入一段外源细胞中插入一段外源DNADNA片段片段,理论上说理论上说其构造已被破坏其构造已被破坏,存在一定的致瘤风险。虽然目前并没有关于存在一定的致瘤风险。虽然目前并没有关于基因改造基因改造T T细胞致瘤性的报道细胞致瘤性的报道,但是研究者还是一直在关注此但是研究者还是一直在关注此问题，问题，也在不断通过优化载体类型和转染方式来降低插入突也在不断通过优化载体类型和转染方式来降低插入突变的风险，某些研究中心已采用变的风险，某些研究中心已采用mRNAmRNA直接转导直接转导T T细胞的方法以细胞的方法以防止该风险。防止该风险。0102细胞治疗的平安性细胞治疗的平安性脱靶效应脱靶效应off-target effect用于肿瘤治疗的多数靶抗原在人体正常组织中也会有用于肿瘤治疗的多数靶抗原在人体正常组织中也会有微量的表达，所以对靶抗原亲和力强杀伤能力强的微量的表达，所以对靶抗原亲和力强杀伤能力强的CAR-T与这类抗原作用势必造成组织损伤，即为脱靶效应。与这类抗原作用势必造成组织损伤，即为脱靶效应。肿瘤抗原分为肿瘤特异性抗原肿瘤抗原分为肿瘤特异性抗原(tumor specific antigen，TSA)和肿瘤相关抗原和肿瘤相关抗原(tumor associated antigen，TAA)。TSA 只表达于肿瘤细胞而不表达于正常只表达于肿瘤细胞而不表达于正常细胞的抗原。细胞的抗原。TAA 是指一类既表达于肿瘤细胞，也表达于是指一类既表达于肿瘤细胞，也表达于正常细胞的抗原。研究者首先考虑的是正常细胞的抗原。研究者首先考虑的是 TSA。但目前的。但目前的TSA较少较少,除了少数除了少数CAR-T试验外试验外,大多数针对重要组织不大多数针对重要组织不表达或相对可损耗组织表达的表达或相对可损耗组织表达的TAA。因此，在采用该手段治疗时，必须个体化地权衡利弊。因此，在采用该手段治疗时，必须个体化地权衡利弊。同时应尽量研发和采用特异性强的抗原。同时应尽量研发和采用特异性强的抗原。03细胞治疗的平安性细胞治疗的平安性炎症反响炎症反响CAR-T细胞输注后在体内肿瘤抗原的刺激下活化，分细胞输注后在体内肿瘤抗原的刺激下活化，分泌大量泌大量IL-6、IFN-和和TNF-等炎症因子，形成细胞因子释等炎症因子，形成细胞因子释放综合征，致使脏器损伤。此外，肿瘤细胞大量破坏后也放综合征，致使脏器损伤。此外，肿瘤细胞大量破坏后也可能出现肿瘤溶解综合征及肾功能损害等表现。可能出现肿瘤溶解综合征及肾功能损害等表现。细胞治疗血液系统恶性肿瘤的不良反响细胞治疗血液系统恶性肿瘤的不良反响6.1 B6.1 B细胞发育不全细胞发育不全B-cell aplasia4B-cell aplasia4以以CD19CD19、CD20CD20为靶抗原的为靶抗原的CAR-TCAR-T治疗治疗B B细胞恶性肿瘤时，细胞恶性肿瘤时，B B细胞发育不全是细胞发育不全是CD-19CD-19定向疗法的预期结果，以定向疗法的预期结果，以CD19CD19、CD20CD20为为靶抗原的靶抗原的CAR-TCAR-T治疗在高效杀伤恶性治疗在高效杀伤恶性B B细胞的同时也杀伤机体细胞的同时也杀伤机体内其他内其他B B细胞，导致患者长期处于免疫功能低下状态。但可作细胞，导致患者长期处于免疫功能低下状态。但可作为为CD-19CD-19定向定向CAR-TCAR-T细胞在体内存活和有效性的指标。细胞在体内存活和有效性的指标。B B细胞发育不全可以注射丙球蛋白作为补充治疗。持续的细胞发育不全可以注射丙球蛋白作为补充治疗。持续的B B细胞发育不全即使使用替代疗法也可能导致感染风险的增加。细胞发育不全即使使用替代疗法也可能导致感染风险的增加。CAR-TCAR-T细胞在体内消失后细胞在体内消失后B B细胞可以恢复，因此患者可以细胞可以恢复，因此患者可以再承受再承受CAR-TCAR-T细胞。细胞。4 Sara Ghorashian,1Martin Pule,and Persis Amrolia.CD19 chimeric antigen receptor T cell therapy for haematological malignancies.细胞治疗血液系统恶性肿瘤的不良反响细胞治疗血液系统恶性肿瘤的不良反响6.2 6.2 细细 胞胞 因因 子子 释释 放放 综综 合合 征征cytokine release cytokine release syndromesyndrome，CRSCRS概念概念55：淋巴细胞在应用单克隆抗体、细胞因子等治疗或感染后：淋巴细胞在应用单克隆抗体、细胞因子等治疗或感染后出现活化、溶解，并释放出大量细胞因子所导致的一组临床综合征。出现活化、溶解，并释放出大量细胞因子所导致的一组临床综合征。临床病症：发热、乏力、头痛、恶心、心动过速、低血压、皮疹、临床病症：发热、乏力、头痛、恶心、心动过速、低血压、皮疹、呼吸急促等，严重者可导致多器官功能衰竭或者急性呼吸窘迫综合征。呼吸急促等，严重者可导致多器官功能衰竭或者急性呼吸窘迫综合征。机制：机制：CRSCRS发生开展与发生开展与CARCAR构造、肿瘤类负荷及类型以及患者基因构造、肿瘤类负荷及类型以及患者基因多态性等相关，可通过设计平安的多态性等相关，可通过设计平安的CARCAR或或CAR-TCAR-T细胞并严格限制每次输细胞并严格限制每次输注的细胞数量来降低注的细胞数量来降低CRSCRS发生。发生。糖皮质激素及细胞因子拮抗剂具有降低糖皮质激素及细胞因子拮抗剂具有降低CRSCRS相关死亡的作用。相关死亡的作用。5钱军，周俊东，邹志宏.细胞因子释放综合征的发生机制和防治策略.细胞治疗血液系统恶性肿瘤的不良反响细胞治疗血液系统恶性肿瘤的不良反响6.2 6.2 细细 胞胞 因因 子子 释释 放放 综综 合合 征征cytokine cytokine release syndromerelease syndrome，CRSCRSDavilaDavila等等66在观察及处理在观察及处理1616例白血病患者不良反响后，例白血病患者不良反响后，总结出了糖皮质激素应用的标准。总结出了糖皮质激素应用的标准。即严重即严重CRSCRS的诊断：的诊断：1 1发热至少连续发热至少连续3 3天；天；2 2出现出现两种细胞因子分泌量至少增加两种细胞因子分泌量至少增加7575倍，或者一种细胞因子增加倍，或者一种细胞因子增加250250倍；倍；3 3至少出现下述至少出现下述1 1种临床毒性反响种临床毒性反响 ：低血压、低：低血压、低氧血症氧血症PO2PO2 90%90%、神经系统异常包括精神状态改变、神经系统异常包括精神状态改变、思维迟滞思维迟滞 、癫痫。、癫痫。6 Marco L.Davila et al.Efficacy and Toxicity Management of 19-28z CAR T Cell Therapy in B Cell Acute Lymphoblastic Leukemia.细胞治疗血液系统恶性肿瘤的不良反响细胞治疗血液系统恶性肿瘤的不良反响6.3 CAR-T6.3 CAR-T相关脑病相关脑病 Encephalopathy Encephalopathy病症：失语、意识模糊、精神错乱、谵妄、幻觉、癫痫等。病症：失语、意识模糊、精神错乱、谵妄、幻觉、癫痫等。具有自限性，持续具有自限性，持续2-32-3天。天。发生机制：尚不明确。与发生机制：尚不明确。与CRSCRS的严重程度无关，与是否应的严重程度无关，与是否应用塔西单抗无关。用塔西单抗无关。发生时机：通常发生在细胞因子释放综合征的病症到达顶发生时机：通常发生在细胞因子释放综合征的病症到达顶峰之后。可发生在高热期间或热退之后。峰之后。可发生在高热期间或热退之后。辅助检查：辅助检查：CTCT、MRMR等检查可无异常。脑脊液中的等检查可无异常。脑脊液中的CD19CAR-CD19CAR-TcellTcell检测可能存在意义。检测可能存在意义。7Shannon L.Maude,M.D.,Ph.D.,etc.Chimeric Antigen Receptor T Cells for Sustained Remissions in Leukemia诱人的应用前景寻找其他分子靶点提高CAR有效性和平安性CAR修饰的T细胞肿瘤免疫治疗理论上的优势和临床前期实验结果寻找肿瘤特异性抗原作为分子靶点和开发适合CAR的单链抗体优化CAR的构造，筛选出良好治疗潜质的T细胞亚群随着研究的不断深入，相信不久的将来CAR修饰T细胞会给肿瘤治疗带来新的希望展望展望参考文献参考文献1徐晓军，赵海招，汤永民.嵌合抗原受体技术免疫治疗血液系统恶性肿瘤的研究进展.2陈杰,王宇环,罗成林,王慧琴,罗晓玲.嵌合抗原受体T细胞介绍及抗肿瘤临床应用.3 David M.Barrett,Nathan Singh,David L.Porter,Stephan A.Grupp,and Carl H.June.Chimeric Antigen Receptor Therapy for Cancer.4 Sara Ghorashian,1Martin Pule,and Persis Amrolia.CD19 chimeric antigen receptor T cell therapy for haematological malignancies.5钱军，周俊东，邹志宏.细胞因子释放综合征的发生机制和防治策略.6 Marco L.Davila et al.Efficacy and Toxicity Management of 19-28z CAR T Cell Therapy in B Cell Acute Lymphoblastic Leukemia.7Shannon L.Maude,M.D.,Ph.D.,etc.Chimeric Antigen Receptor T Cells for Sustained Remissions in Leukemia祝您成功！