简述CAR-T细胞治疗的发展历程，希望与挑战并存

癌症是全球人类所面临的严峻公共卫生问题，最近，作为出现了很多年但近几年才被应用到临床中的新型细胞疗法-CAR-T(Chimeric Antigen Receptor T-Cell Immunotherapy)，即嵌合抗原受体T细胞免疫疗法已经在临床试验中得到验证，其对于急性白血病和非霍奇金淋巴瘤的治疗上有着显著的疗效，也被认为是目前最有前景的肿瘤治疗方式之一。

细胞免疫 在机体抗肿瘤免疫中发挥着重要的作用，而生理性的T细胞表面受体（T cell receptor，TCR）识别肿瘤抗原的模式受到人类白细胞抗原（human leukocyte antigen，HLA）分子的限制，由于肿瘤细胞HLA分子表达的下调以及免疫抑制的肿瘤微环境，使得TCR很难活化T细胞，从而最终无法消灭肿瘤。

CAR-T细胞的结构

近来，针对以上T细胞盲区的tumor克星-CAR-T疗法，针对肿瘤特异性抗原或者肿瘤相关抗原的CAR通过基因工程的方法，将识别肿瘤相关的抗原（TAA）的 ScFv 和胞内信号区域“免疫受体酪氨酸活化基序（ITAM ）”体外经基因重组、质粒重组、体外转染技术形成表达特异性肿瘤表面抗原受体的CAR-T细胞），以非HLA分子限制的模式直接识别肿瘤相关或特异性抗原，再通过胞内信号域传导信号、活化效应T细胞并使其增值，有效消灭肿瘤效应，也因此成为抗肿瘤界新宠。

CAR-T细胞完整结构包括细胞外结构域，铰链，跨膜结构域和细胞内结构域，细胞外结构域通常是分离自抗原特异性单克隆抗体的scFv片段，具有保留的特异性和亲和性。 细胞内结构域是包含来源于TCR复合物中的胞质CD3-ζ结构域免疫受体酪氨酸基活化基序（ITAM），激活和共刺激信号。 根据信号分子的数量，CAR分为第一代，第二代和第三代CAR。其中应用最多的共刺激信号分子是CD28，4-1BB，ICOS和OX-40。

图A所示，第一代的CAR-T只含有激活受体，如CD3z;

第二代的CARs结合了激活和共刺激信号，如CD28；

第三代CARs结合了两个共刺激和激活信号，如4-1BB等;

第四代CAR-T：也称为“TRUCK”细胞，被另外的可诱导细胞因子工程化，其可以在激活时分泌细胞因子的CAR。

图B所示,携带的 CAR信号能够激活T细胞和T细胞另其分泌细胞因子，抵抗肿瘤细胞并诱导它们攻击其他肿瘤细胞（授之以鱼不如授之以渔就是这个道理）。

图C所示,第四代CAR-T细胞在此基础上，还能够号召其他先天免疫细胞（巨噬细胞或DC）攻击肿瘤细胞并调节肿瘤微环境，全面封杀tumor。

CAR-T细胞抗癌的探索历程

Lamers用抗AIX的CAR-T联合或不联合IL-2注射的方案

治疗转移性肾透明细胞癌

Kershaw用放射性铟标记的抗叶酸a受体的CART细胞

治疗卵巢癌的试验

Park用改造的L1-CAM-CD8+CART细胞

治疗神经母细胞瘤

Till与其同事用靶向CD20的CAR-T细胞

过继治疗难治或复发性性NHL

Louis和Pule分别用病毒和非病毒方式靶向GD2的CAR-T细胞

治疗19位神经母细胞瘤患者

Jsen等人用CAR改造的T细胞

治疗4位反复发作的NHL（非霍奇金淋巴肿瘤）患者

上述试验中均得到与Lamers实验相似研究结论，即改造T细胞的体内存续时间有限，其存续时长与卓越的临床效果相关。

吸取一代CAR-T细胞疗法的经验教训后，科学家不断试错却也不断翻车，随即出现的第二代、第三代CAR-T技术。

Kochenderfer、Savoldo分别利用针对CD19加载CD28的第二代CAR治疗NHL病人试验，用CAR-T细胞治疗复发或难治的NHL患者以非预处理的患者同时接受同样针对CD19的第一代CAR和加载CD28的第二代CAR两种T细胞，研究发现，与第一代CAR-T细胞相比，其虽缓解了部分肿瘤但副作用明显（并发症或细胞毒性显著：Savoldo试验结果表明加载了CD28的第二代CAR改造的T细胞存续、扩增、靶向迁移的能力增加且肿瘤未能持续消退）。

而一项针对第三代CAR-T细胞实验中，患有结肠癌的病人接受了ERBB2靶向的第三代CAR（CD28/4-1BBCD3z）的治疗后，发现病人在接受改造T细胞输入后连接化疗（环磷酰胺、氟达拉滨）后第五天死亡，究其原因是改造T细胞的“是靶向/非肿瘤”靶向致使促炎症性细胞因子大量释放，引起肺部毒性，多器官衰竭最终导致病人死亡（说好的青出于蓝胜于蓝，把前辈拍在沙滩上呢）。

为了攻克癌症，科学家们吸取经验教训，顶着山大的压鸭梨孕育出第四代的CAR-T细胞，它能够表达对于调节抗肿瘤微环境的细胞因子，尤其是IL-12,，或许不久的将来，一些其他的细胞因子如IL-15 及 GM-CSF 也能同时表达，共同完成对抗tumor的艰巨使命。

然鹅，本以为顺利找到抗肿瘤新药能够坦荡荡走向抗癌康庄大道，可是命运多舛-！生物医药公司朱诺治疗公司（Juno Therapeutics, 以下简称为Juno）发起一项2期的临床试验来测试一种针对复发的难治的成人急性淋巴细胞白血病（ALL）的疗法，利用该疗法，仅10%的病人能够存活5年以上的时间。

CAR-T治疗死亡事件让安全性成为焦点

Juno公司的这种CAR-T细胞疗法是根据一种特异性的蛋白设计（该蛋白有助T细胞识别和选择性地杀死表面上展示CD19抗原的肿瘤细胞）并与美国斯隆凯特林癌症纪念中心的研究人员共同研制，正如开发中的其他CAR-T细胞产品一样，这种疗法已表现出诱人的潜力，能够让其他疗法都失败的病人出现病情缓解。

但2016年5月，在68名接受JCAR015治疗的病人当中，有1人死于脑水肿。随后在7月，又有两名病人死于同样的症状，于是这项临床试验暂停了[3]。在向美国食品药品管理局（FDA）提出呼吁后，Juno公司的研究人员重新开始了这项临床试验，却忽略了一种他们猜测导致这些不良反应的伴随化疗药物。在随后的11月，又有两名病人死于脑水肿后，这项临床研究被迫再次停止。

在今年2月底，Kite制药公司宣布三分之一接受KTE-C19治疗的病人在治疗6个月后并没有可检测到的癌症。不同的公司采用不同的生产过程、临床方案、病人群体和剂量方案，这就使得鉴定出特定的风险因素比较困难。为了有助解决这些问题，FDA最近提出建立中央数据库来追踪CD19靶向CAR-T细胞疗法（如Juno公司、Kite制药公司和诺华公司正在开发的那些疗法）的安全性和适应症。其焦点也放在如何在CAR-T疗法有效清除tumor的同时，其毒性也得到控制。

总结

所以我们总结CAR-T细胞核心技术主要包含两点：

1、是以HLA非依赖的方式识别肿瘤抗原，使得经过CAR改造后的T细胞能够跨越HLA表达下调这一肿瘤细胞免疫逃逸机制，将“漏网”的肿瘤细胞一网打尽的原理。

2、打破病人对HLA分型的限制-CAR改造的T细胞可针对任何细胞表面抗原，包括蛋白/糖和糖脂激起的多克隆抗体，这使得CAR改造的T细胞相较于天然T细胞表面受体TCR能够识别更广泛的目标，例如，CAR改造能够调节大多数T细胞亚群，记忆或效应T细胞。

而对于这种疗法另一个更加吸人眼球的关键，通过筛选不同的的作用靶点（实体瘤），利用基因编辑等手段对CAR-T细胞进行改造，使其更精准、有针对性地对抗肿瘤，同时通过提高CAR-T的安全性和可控性达到更好的疗效。我们期待科研工作者不断改进完善CAR-T细胞疗法，致力于寻求真正的攻克癌症之道,(CAR-T细胞疗法这么腻害，早晚会上天)。

参考文献

Wang et al. Journal of Hematology &Oncology (2017) 10:53；DOI10.1186/s13045-017-0423-1

Zhang.W.et al.International Journal ofBiological Sciences,2016; 12(6): 718-729. doi: 10.7150/ijbs.14405

Zhang.Q et al,ONCOIMMUNOLOGY;2016, VOL.5, NO. 12, e1251539 (13 pages),http://dx.doi.org/10.1080/2162402X.2016.1251539

Cameron J.T,et al;The Journal ofClinical Investigation; 2016;126(6):2123–2138. doi:10.1172/JCI85309

Leonid C.et al,The Journal of ClinicalInvestigation;org Volume 126 Number 8 August 2016 ,3130-3144.

来源：医麦客（微信号 cell-culture-club）   作者：瑶阿瑶