CAR-T细胞治疗

Chimeric antigen receptor T-cell therapyChimeric antigen receptor T-cell therapyCAR-TCAR-T细胞细胞治疗治疗目录123456 概述概述CAR-TCAR-T细胞细胞治疗的安全性治疗的安全性CAR-TCAR-T细胞治疗的临床应用细胞治疗的临床应用CAR-TCAR-T细胞治疗血液细胞治疗血液系统恶性肿瘤的不良反应系统恶性肿瘤的不良反应分子结构分子结构CAR-TCAR-T细胞治疗的流程细胞治疗的流程7展望展望1.概述概述 2011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例达到完全缓解(已随访10和11个月)，1例为部分缓解1。研究结果表明抗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(main histocompatibility complex,MHC)限制。然而,肿瘤免疫编辑的过程会使MHC在肿瘤细胞表面表达下降，破坏抗原加工过程,降低肽段免疫原性。这样长期形成的免疫逃逸机制,能使肿瘤细胞成功躲避T细胞攻击,肿瘤快速增殖。而人体内另一种特异性淋巴细胞B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。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(tumor associated antigen，TAA)的单链抗体(single chain fragment variable，scFv)和胞内信号域“免疫受体酪氨酸活化基序(immunoreceptor tyrosine-based activation motifs,ITAM,通常为CD3或FcRI)”在体外进行基因重组，生成重组质粒，再在体外通过转染技术转染到患者的T细胞，使患者T细胞表达肿瘤抗原受体,转染后经过纯化和大规模扩增后的T细胞，称之为嵌合抗原嵌合抗原受体受体T T细胞细胞(CAR-T(CAR-T细胞细胞)。表达CAR的T细胞以抗原依赖、非MHC限制的方式结合肿瘤抗原,启动并活化特异性杀伤肿瘤反应。1.概述概述1.2相关概念相关概念MHCMHC（主要组织相容性复合体）是由一群紧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，呈高度多态性。其编码的分子表达于不同细胞表面，参与抗原递呈，制约细胞间相互识别及诱导免疫应答。人类的MHC通常称为HLA基因或HLA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人类白细胞抗原(human leucocyte antigen，HLAHLA)。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，出现或消失的细胞表面标记。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分化抗原簇（cluster of differentiation,CDCD）。T细胞抗原受体(T cell antigen receptor，TCR）是T细胞特异性识别抗原肽-MHC复合体，启动T细胞增殖分化，进而诱导特异性免疫应答的关键分子。1.概述概述T cellAntigen-presentingcellT细胞活化的细胞活化的“双信号学说双信号学说”2.2.分子结构分子结构图1嵌合抗原受体结构示意图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.分子结构分子结构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(ITAM)相连,ITAM通常为CD3或FcRI。但第一代CAR设计的信号域是单一的信号分子，而肿瘤细胞表面共刺激分子表达减弱或缺失，所以CAR修饰的T细胞(CAR-T细胞)虽然能识别肿瘤细胞，但由于缺乏有力的“第二信号”，CAR-T细胞难以充分活化，在体内存在时间短，临床效果有限。只能引起短暂的T细胞增值和较低的细胞因子分泌，不能提供长时间的T细胞扩增信号和持续的体内抗肿瘤效应。2.2.分子结构分子结构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CM1,主要为CD28分子。依照T细胞活化的“双信号学说”，T细胞的激活和增殖需要共刺激信号。在第1代CAR的基础上引入1 个共刺激分子，不仅增加T 细胞的扩增倍数而且增强了T 细胞的抗肿瘤特性。2.2.分子结构分子结构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-TCAR-T细胞治疗细胞治疗流程流程33 3 DavidM.Barrett,NathanSingh,DavidL.Porter,StephanA.Grupp,andCarlH.June.ChimericAntigenReceptorTherapyforCancer.4.CAR-T4.CAR-T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CAR种类很多，主要包括利用抗CD19、抗CD20、抗Kappa轻链、抗CD22、抗CD23、抗CD30、抗CD70等抗体构建CAR修饰的T细胞或NK细胞进行抗肿瘤研究，其中以抗CD19、抗CD20单克隆抗体最为热门。CD19特异地表达于B淋巴细胞及B系肿瘤，是治疗B系肿瘤很有潜力的靶点，也是CAR研究中的热点。在美国，目前正在开展的应用抗CD19单克隆抗体构建CAR-T细胞治疗血液系统肿瘤的临床试验有10余项，其中包括急性淋巴细胞白血病（ALL)、慢性淋巴细胞白血病(CLL)、非霍奇金淋巴瘤(NHL)等。4.CAR-T4.CAR-T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.4.CAR-T4.CAR-T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。5.CAR-T5.CAR-T细胞治疗的安全性细胞治疗的安全性根据现有的临床试验，CAR-T细胞输注的安全性良好，大部分患者能够耐受。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2CAR-T技术是在T细胞中插入一段外源DNA片段,理论上说其结构已被破坏,存在一定的致瘤风险。虽然目前并没有关于基因改造T细胞致瘤性的报道,但是研究者还是一直在关注此问题，也在不断通过优化载体类型和转染方式来降低插入突变的风险，某些研究中心已采用mRNA直接转导T细胞的办法以避免该风险。01025.CAR-T5.CAR-T细胞治疗的安全性细胞治疗的安全性脱靶效应（脱靶效应（off-targeteffect）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CAR-T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(tumorspecificantigen，TSA)和肿瘤相关抗原(tumorassociatedantigen，TAA)。TSA只表达于肿瘤细胞而不表达于正常细胞的抗原。TAA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TSA。但目前已知的TSA较少,除了少数CAR-T试验外,大多数针对重要组织不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。同时应尽量研发和采用特异性强的抗原。035.CAR-T5.CAR-T细胞治疗的安全性细胞治疗的安全性炎症反应炎症反应CAR-T细胞输注后在体内肿瘤抗原的刺激下活化，分泌大量IL-6、IFN-和TNF-等炎症因子，形成细胞因子释细胞因子释放综合征放综合征，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肿瘤溶解综合征及肾功能损害等表现。6.CAR-T6.CAR-T细胞治疗血液系统恶性肿瘤的不良反应细胞治疗血液系统恶性肿瘤的不良反应6.1 B6.1 B细胞发育不全（细胞发育不全（B-cell aplasiaB-cell aplasia44）以CD19、CD20为靶抗原的CAR-T治疗B细胞恶性肿瘤时，B细胞发育不全是CD-19定向疗法的预期结果，以CD19、CD20为靶抗原的CAR-T治疗在高效杀伤恶性B细胞的同时也杀伤机体内其他B细胞，导致患者长期处于免疫功能低下状态。但可作为CD-19定向CAR-T细胞在体内存活和有效性的指标。B细胞发育不全可以注射丙球蛋白作为补充治疗。持续的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。CAR-T细胞在体内消失后B细胞可以恢复，因此患者可以再接受CAR-T细胞。4SaraGhorashian,1MartinPule,andPersisAmrolia.CD19chimericantigenreceptorTcelltherapyforhaematologicalmalignancies.6.CAR-T6.CAR-T细胞治疗血液系统恶性肿瘤的不良反应细胞治疗血液系统恶性肿瘤的不良反应6.2 6.2 细细 胞胞 因因 子子 释释 放放 综综 合合 征（征（cytokine release syndromecytokine release syndrome，CRSCRS）概念5：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。临床症状：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。机制：CRS发生发展与CAR结构、肿瘤类负荷及类型以及患者基因多态性等相关，可通过设计安全的CAR或CAR-T细胞并严格限制每次输注的细胞数量来降低CRS发生。糖皮质激素糖皮质激素及细胞因子拮抗剂细胞因子拮抗剂具有降低CRS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.6.CAR-T6.CAR-T细胞治疗血液系统恶性肿瘤的不良反应细胞治疗血液系统恶性肿瘤的不良反应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）Davila等6在观察及处理16例白血病患者不良反应后，总结出了糖皮质激素应用的标准。即严重CRS的诊断：（1）发热至少连续3天；（2）出现两种细胞因子分泌量至少增加75倍，或者一种细胞因子增加250倍；（3）至少出现下述1种临床毒性反应：低血压、低氧血症（PO2 90%）、神经系统异常（包括精神状态改变、思维迟滞、癫痫）。6 MarcoL.Davilaetal.EfficacyandToxicityManagementof19-28zCARTCellTherapyinBCellAcuteLymphoblasticLeukemia.6.CAR-T6.CAR-T细胞细胞治疗血液系统恶性肿瘤的不良反应治疗血液系统恶性肿瘤的不良反应6.3 CAR-T6.3 CAR-T相关脑病（相关脑病（EncephalopathyEncephalopathy）症状：失语、意识模糊、精神错乱、谵妄、幻觉、癫痫等。具有自限性，持续2-3天。发生机制：尚不明确。与CRS的严重程度无关，与是否应用塔西单抗无关。发生时机：通常发生在细胞因子释放综合征的症状达到顶峰之后。可发生在高热期间或热退之后。辅助检查：CT、MR等检查可无异常。脑脊液中的CD19CAR-Tcell检测可能存在意义。7ShannonL.Maude,M.D.,Ph.D.,etc.ChimericAntigenReceptorTCellsforSustainedRemissionsinLeukemia诱人的应用前景寻找其他分子靶点提高CAR有效性和安全性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的结构，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 DavidM.Barrett,NathanSingh,DavidL.Porter,StephanA.Grupp,andCarlH.June.ChimericAntigenReceptorTherapyforCancer.4SaraGhorashian,1MartinPule,andPersisAmrolia.CD19chimericantigenreceptorTcelltherapyforhaematologicalmalignancies.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 MarcoL.Davilaetal.EfficacyandToxicityManagementof19-28zCARTCellTherapyinBCellAcuteLymphoblasticLeukemia.7ShannonL.Maude,M.D.,Ph.D.,etc.ChimericAntigenReceptorTCellsforSustainedRemissionsinLeukemia爱是什么？一个精灵坐在碧绿的枝叶间沉思。风儿若有若无。一只鸟儿飞过来，停在枝上，望着远处将要成熟的稻田。精灵取出一束黄澄澄的稻谷问道：“你爱这稻谷吗？”“爱。”“为什么？”“它驱赶我的饥饿。”鸟儿啄完稻谷，轻轻梳理着光润的羽毛。“现在你爱这稻谷吗？”精灵又取出一束黄澄澄的稻谷。鸟儿抬头望着远处的一湾泉水回答：“现在我爱那一湾泉水，我有点渴了。”精灵摘下一片树叶，里面盛了一汪泉水。鸟儿喝完泉水，准备振翅飞去。“请再回答我一个问题，”精灵伸出指尖，鸟儿停在上面。“你要去做什么更重要的事吗？我这里又稻谷也有泉水。”“我要去那片开着风信子的山谷，去看那朵风信子。”“为什么？它能驱赶你的饥饿？”“不能。”“它能滋润你的干渴？”“不能。”爱是什么？一个精灵坐在碧绿的枝叶间沉思。风儿若有若无。一只鸟儿飞过来，停在枝上，望着远处将要成熟的稻田。精灵取出一束黄澄澄的稻谷问道：“你爱这稻谷吗？”“爱。”“为什么？”“它驱赶我的饥饿。”鸟儿啄完稻谷，轻轻梳理着光润的羽毛。“现在你爱这稻谷吗？”精灵又取出一束黄澄澄的稻谷。鸟儿抬头望着远处的一湾泉水回答：“现在我爱那一湾泉水，我有点渴了。”精灵摘下一片树叶，里面盛了一汪泉水。鸟儿喝完泉水，准备振翅飞去。“请再回答我一个问题，”精灵伸出指尖，鸟儿停在上面。“你要去做什么更重要的事吗？我这里又稻谷也有泉水。”“我要去那片开着风信子的山谷，去看那朵风信子。”“为什么？它能驱赶你的饥饿？”“不能。”“它能滋润你的干渴？”“不能。”