深度| CAR-T治疗实体肿瘤还有多远？
作者：Dr.韦
随着癌症发病率的逐年攀升，临床急迫需要行之有效的治疗方法。CAR-T疗法被认为是最有前途的癌症治疗方法之一，成为了人类对抗癌症的新希望。CAR-T疗法是利用基因工程的方法让患者的T细胞表达嵌合抗原受体（CAR）。这些嵌合抗原受体具有抗肿瘤特异性抗原的活性，使T细胞成为杀伤肿瘤细胞的武器。
今年8月，FDA批准了诺华公司的CAR-T疗法上市，用于治疗复发性或难治性儿童、青少年B细胞前体急性淋巴性白血病（ALL）（25岁以下患者）。同在今年，Kite公司也向FDA提交了CAR-T疗法的上市申请，用于治疗复发或难治性弥漫性大B细胞淋巴瘤（DLBCL）、转化型滤泡性淋巴瘤（TFL）及不适合自体干细胞移植的原发性纵隔B细胞淋巴瘤（PMBCL）。Kite公司的CAR-T疗法上市申请也获得了FDA的优先审批资质，有望在今年下半年获批准上市。
虽然CAR-T细胞治疗血液肿瘤有了显著的临床疗效，但在实体肿瘤中却不那么顺利。对科学家而言，CAR-T治疗实体瘤仍然是一个巨大的考验，因为CAR-T所靶向的分子不仅出现在癌细胞表面，还出现在正常细胞表面，从而产生严重的副作用。
随着CAR-T治疗血液肿瘤进入了临床应用阶段，人们对CAR-T治疗实体肿瘤也十分期待。那么，CAR-T治疗实体肿瘤还有多远？在这篇文章中，我们梳理了CAR-T治疗实体肿瘤的进展。
CAR-T治疗实体肿瘤的挑战
实体肿瘤和血液肿瘤本身特质存在着很大的差异，CAR-T治疗实体肿瘤还面临着诸多问题。实体肿瘤一个突出的特点是异质性。对于同一个患者，即时是一个部位的肿瘤也不一定表达相同的肿瘤相关性抗原；即使在同一个肿瘤病灶上，也没有一种抗原可以覆盖全部的肿瘤细胞。高度异质性使实体肿瘤的治疗难度大大增加，靶点的选择也成为了CAR-T治疗实体肿瘤面临的重大挑战。
实体肿瘤相关的肿瘤抗原不仅仅在肿瘤组织中表达，在正常组织中也有表达，部分抗原甚至还维持组织正常生理功能的作用，这给CAR-T治疗实体肿瘤带来了另一个挑战。为了减少CAR-T细胞攻击正常组织的可能性，科学家们试图通过提高CAR-T细胞的识别特异性，使CAR-T必须同时识别两种不同抗原才能发挥免疫杀伤作用，或者通过降低CAR-T细胞与靶细胞的亲和力来调整CAR-T细胞的杀伤力[1]。目前，这些策略都处在研究初期，哪种方法最合适仍需临床实践的检验。
另外，CAR-T细胞的体内归巢与活化维持也是个棘手的问题。如何将输注的CAR-T细胞从外周血中精准地归巢至肿瘤部位并发挥杀伤作用，这仍然是一个巨大的挑战。通过基因工程手段来修饰CAR-T细胞以增强其抗瘤活性也成为了当前的研究热点。
CAR-T治疗实体肿瘤的进展
近年来，科学家在CAR-T治疗实体肿瘤领域开展了大量的研究，并且取得了很大的突破。CAR-T细胞治疗实体瘤的临床试验也得到了一些好的结果。
CAR-T治疗实体肿瘤的临床结果
为了评估CAR-T细胞治疗实体肿瘤的有效性和安全性，科研人员开展了大量的研究，相关成果相继公布在国际著名期刊上。
2016年底，国际著名医学杂志《新英格兰医学杂志》首次报道了CAR-T治疗实体肿瘤获得的突破[2]。这项研究由非营利性研究和治疗中心——希望之城开展，接受治疗的对象为一名50岁的复发性多灶胶质母细胞瘤男性患者。患者在手术切除、化疗和放疗后，肿瘤复发了6次，于是接受了CAR-T治疗。研究人员靶向IL13Rα2抗原——脑瘤中一种常见的受体。在本次CAR-T治疗后，患者颅内和脊髓内的肿瘤消失，反应持续了7.5个月，中枢细胞因子和免疫细胞增多。本案例所使用的治疗剂量（100万个CAR-T细胞）没有出现3级及其上的副作用。不过遗憾的是，治疗7.5个月后，研究人员在4个新的位置发现了肿瘤复发。
虽然这个病例报告十分令人兴奋，但它并不能完全解决实体瘤的问题。无论如何，它向我们证明了CAR-T治疗胶质母细胞瘤的效果。
今年7月，《Science Translational Medicine》杂志也公布了一项CAR-T治疗实体肿瘤的临床试验结果，证实了这类疗法治疗致命脑瘤的安全性良好[3]。这项试验对10名难治性、复发性胶质母细胞瘤患者进行了CAR-T治疗。以往的研究已经证实，CAR-T细胞能够追踪和杀死表达肿瘤特异性蛋白EGFRvIII的癌细胞。这项显示，CART-EGFRvIII细胞具有可接受的安全性，能够穿过血脑屏障，浸入肿瘤，引发免疫响应，从而导致胶质母细胞瘤细胞中的EGFRvIII肿瘤抗原减少。
目前，国内外有多项CAR-T治疗实体肿瘤的临床试验正在开展中。随着CAR-T基础研究以及多种靶点临床研究获得进展，评估CAR-T治疗胰腺癌、肝癌、胃癌等实体肿瘤的有效性和安全性的临床试验逐年增加。
当前，登记于clinicaltrials.gov网站上编号为NCT03267173的临床试验正在评估CAR-T治疗胰腺癌的安全性和有效性。间皮素、前列腺干细胞抗原（PSCA）、癌胚抗原（CEA）、人表皮生长因子受体-2（HER2）、MUC1黏蛋白以及-EGFRvIII是胰腺癌诊断和治疗的潜在靶标，它们也是本项临床试验的评估靶点。
另一项编号为NCT02729493的临床试验评估CAR-T治疗肝癌的有效性和安全性。这是一项单臂、多中心的II期临床试验，大约招募25名患者，研究周期预计为3年，目的是评估修饰后的T细胞对人体免疫系统消灭肿瘤细胞的影响、CAR-T细胞在患者体内的持续时间、对患者生存率的影响等。
提升CAR-T治疗实体肿瘤的疗效
在T细胞和肿瘤细胞的斗争过程中，由于肿瘤诱导的免疫抑制信号在起作用，常常减弱了T细胞的免疫攻击。这些信号包括抑制细胞因子白细胞介素-4（IL-4）、白细胞介素-10（IL-10）、肿瘤生长因子β（TGF-β）等等，它们可以由肿瘤微环境中的细胞或基质分泌产生。《Mol Ther》杂志上的文章认为肿瘤的自身防御其实就是肿瘤的攻破点，研究人员成功地使CAR-T细胞避免甚至是利用肿瘤诱导的免疫抑制信号，开发一种更安全、有效性的CAR-T疗法[4]。
他们将一种能够生产白细胞介素-4的胰腺癌细胞作为研究对象，并利用靶向前列腺干细胞抗原（PSCA）的CAR-T细胞杀死这些胰腺癌细胞。前列腺干细胞抗原（PSCA）在前列腺癌细胞中高度表达，但在正常细胞中不表达。
他们首先证实，与暴露于传统刺激因子白细胞介素-2相比，暴露于白细胞介素-4的CAR-T细胞的增殖能力更弱。于是，他们通过将白细胞介素-4受体细胞外段与白细胞介素-7受体细胞内段相结合，使这些CAR-T细胞能够生产一种新的逆转细胞因子受体（ICR）。实验发现，在白细胞介素-4的刺激下，表达ICR的T细胞增殖能力增强。通过基因工程技术使T细胞同时表达抗PSCA的CAR和ICR，他们发现这些T细胞的增殖能力显著增强，对胰腺癌异位移植模型肿瘤细胞的杀伤力也显著增强。
这项研究已经向前迈出了重要的一步，证实了只有白细胞介素-4和前列腺干细胞抗原（PSCA）同时存在的情况下，表达ICR的T细胞才能增殖和存活；不产生白细胞介素-4的正常组织就算存在同样剂量的PSCA也不会受到CAR-T细胞的攻击。所以，这种方法使CAR-T细胞治疗更加有效和安全。
随着基因工程技术的发展，通过修饰CAR-T细胞来提高抗瘤活性也相继取得进展。2016年《Cell》旗下的《Immunity》杂志显示，研究人员利用基因工程改造T细胞，使其产生一种特殊的嵌合抗原受体（CAR），能够识别在多种肿瘤细胞表面表达但在正常细胞中不表达的糖肽，并在白血病和胰腺癌小鼠模型中证实了这种新型CAR-T疗法的有效性。这项研究首次报道了一种CAR-T能够针对多种不同的实体肿瘤和血液癌[5]。
2017年，《Journal of Clinical Investigation》杂志上的研究通过修饰CAR-T细胞实现了有效治疗实体肿瘤[6]。研究人员将CAR-T细胞的组合制剂加入小鼠体内，可以有效地减少小鼠胰腺癌和黑色素瘤的大小，治疗效果比单独注射T细胞更为显著。他们利用一种合成的“骨架”，将肿瘤特异性T细胞与一些营养物质混合起来包裹，这种粘性的海绵状聚合物有许多微小的孔，可以形成不同的尺寸和形状。研究人员将CAR-T细胞引入到这种聚合物框架中，并注入一些蛋白质维持T细胞的活性，从而达到杀死肿瘤细胞的效果。
结语
与所有的技术一样，CAR-T技术还需要经历一个较长的发展期才能进入到逐渐成熟的阶段。近年来，CAR-T治疗的临床试验项目显著增加，几乎呈指数增长。CAR-T治疗实体肿瘤尽管困难重重，但未来仍值得期待。随着研究成果的相继输出，CAR-T治疗实体肿瘤也将迎来新曙光。
备注：本文部分内容编译自：Revelation! CAR-T Has Its “Eyes” on Solid Tumor and the Treatment of That Would Be Possible
参考文献：
【1】CAR-T细胞治疗实体瘤的挑战与思考，《中国肿瘤临床》 , 2017 , 44 (9) :415-417
【2】 Regression of Glioblastoma after Chimeric Antigen Receptor T-Cell Therapy，DOI: 10.1056/NEJMoa1610497
【3】 A single dose of peripherally infused EGFRvIII-directed CAR T cells mediates antigen loss and induces adaptive resistance in patients with recurrent glioblastoma, DOI: 10.1126/scitranslmed.aaa0984
【4】 Improving chimeric antigen receptor-modified T cell function by reversing the immunosuppressive tumor microenvironment of pancreatic cancer. Mol. Ther. 25, 249–258 (2017).
【5】 Engineered CAR T Cells Targeting the Cancer-Associated Tn-Glycoform of the Membrane Mucin MUC1 Control Adenocarcinoma，DOI: http://dx.doi.org/10.1016/j.immuni.2016.05.014
【6】Biopolymers codelivering engineered T cells and STING agonists can eliminate heterogeneous tumors, DOI: 10.1172/jci87624