CAR-T細(xì)胞免疫在胸部惡性腫瘤中的研究進(jìn)展

陳富坤，陳娜娜，鄧智勇，呂娟，覃雯靜，朱家倫

0 引言

胸部惡性腫瘤主要包括肺癌、乳腺癌、食管癌、胸膜間皮瘤和胸腺瘤等，是導(dǎo)致腫瘤死亡和阻礙全球平均壽命提升的主要原因之一[1]。根據(jù)2020年全球腫瘤數(shù)據(jù)統(tǒng)計，胸部惡性腫瘤新發(fā)病例5 103 160例，死亡3 052 494例[2]，分別占全球腫瘤新發(fā)病例和死亡病例的26.45%和30.63%。當(dāng)前，臨床上胸部惡性腫瘤的治療方法主要有外科減瘤術(shù)、化療、分子靶向治療等，但這些治療策略都具有一定的局限性。因此，尋求新的安全有效治療方法以緩解胸部惡性腫瘤進(jìn)展和有效延長患者生存期是臨床亟待解決的問題。嵌合抗原受體基因修飾T（CAR-T）細(xì)胞療法被認(rèn)為是治療惡性腫瘤的一種安全、有效的免疫療法[3]。目前，CAR-T細(xì)胞靶向CD19對藥物耐受B淋巴細(xì)胞惡性腫瘤具有長效緩解作用，在復(fù)發(fā)和難治性急性B淋巴細(xì)胞白血病和非霍奇金淋巴瘤的患者中，治愈率約為85%[4]。重要的是，有研究正在驗證CAR-T細(xì)胞免疫療法在胸部惡性腫瘤中的可行性和安全性[5]。為此，本文綜述了CAR-T細(xì)胞用于胸部惡性腫瘤治療的研究進(jìn)展，包括CAR-T細(xì)胞結(jié)構(gòu)、分類以及靶抗原選擇，同時也分析了CAR-T細(xì)胞免疫治療在胸部惡性腫瘤中面臨的挑戰(zhàn)和未來前景，旨在為胸部惡性腫瘤免疫治療的臨床試驗設(shè)計和治療提供新的思路。

1 CAR-T細(xì)胞生物學(xué)特征

1.1 CAR-T細(xì)胞的結(jié)構(gòu)

CAR是一種工程化的合成受體，包含細(xì)胞外抗原結(jié)合域、細(xì)胞外間隔/鉸鏈序列、跨膜結(jié)構(gòu)域和細(xì)胞內(nèi)信號轉(zhuǎn)導(dǎo)結(jié)構(gòu)，見圖1A。細(xì)胞外抗原結(jié)合域通常是單鏈可變片段（scFv），包含重鏈可變區(qū)域（VH）和輕鏈可變區(qū)域（VL）；其功能主要是識別腫瘤相關(guān)抗原，正由于scFv的存在，所以CAR才能特異性地與靶細(xì)胞結(jié)合，確保了T細(xì)胞殺傷作用的特異性。細(xì)胞外間隔/鉸鏈序列通常是CD3、CD8或CD28的跨膜區(qū)，其主要功能是連接細(xì)胞外區(qū)域與細(xì)胞內(nèi)區(qū)域，通過調(diào)節(jié)細(xì)胞外間隔/鉸鏈序列的長度來優(yōu)化CAR-T細(xì)胞與靶向腫瘤之間的距離，以進(jìn)行CAR信號轉(zhuǎn)導(dǎo)。細(xì)胞內(nèi)信號轉(zhuǎn)導(dǎo)結(jié)構(gòu)主要包括刺激因子CD3ζ和其他共刺激因子，主要功能是激活T細(xì)胞、促進(jìn)T細(xì)胞增殖和延長T細(xì)胞周期。

圖1 CAR-T細(xì)胞結(jié)構(gòu)(A)及發(fā)展歷程(B)Figure 1 Structure (A) and development (B) of CAR-T cells

1.2 CAR-T細(xì)胞的分類和發(fā)展

根據(jù)細(xì)胞內(nèi)信號轉(zhuǎn)導(dǎo)結(jié)構(gòu)的不同，CAR-T細(xì)胞已經(jīng)發(fā)展到了第五代和5款FDA批注的CAR-T產(chǎn)品，見圖1B，第五代CARs正處于測試階段。第一代CAR-T細(xì)胞的細(xì)胞內(nèi)信號轉(zhuǎn)導(dǎo)結(jié)構(gòu)域僅包含CD3ζ結(jié)構(gòu)與細(xì)胞外的scFv結(jié)合修飾后激活T細(xì)胞，所以第一代CAR-T細(xì)胞的存活時間較短，激活T細(xì)胞的能力較弱。為了彌補(bǔ)第一代CARs細(xì)胞的不足，第二代CARs增加了共刺激因子以增強(qiáng)T細(xì)胞的增殖能力。第三代CARs包含CD3ζ和兩個共刺激因子，能有效提升其對腫瘤細(xì)胞的殺傷能力。第四代CAR-T細(xì)胞又稱為TRUCK T細(xì)胞，含有一個活化T細(xì)胞核因子（NFAT）轉(zhuǎn)錄相應(yīng)元件，可以使CAR-T細(xì)胞在腫瘤區(qū)域分泌特定的細(xì)胞因子，從而修飾腫瘤微環(huán)境，有助于實體瘤的免疫治療。第五代CARs包含一個IL-2受體β片段（IL-2Rβ）。IL-2Rβ替代了OX-40/CD27，且能夠介導(dǎo)酪氨酸激酶的產(chǎn)生、信號轉(zhuǎn)導(dǎo)因子和轉(zhuǎn)錄激活因子-3/5的活化，但第五代CARs的有效性和安全性正處于驗證階段。

2 CAR-T細(xì)胞治療胸部惡性腫瘤中的靶抗原

以往研究表明，CAR-T細(xì)胞免疫療法在胸部惡性腫瘤中的核心問題是選擇理想的腫瘤相關(guān)抗原（TAA）。理想的TAA是指其在腫瘤細(xì)胞中特異性高表達(dá)，但在正常組織中不表達(dá)或低表達(dá)，主要是TAA能使CAR-T細(xì)胞觸發(fā)腫瘤特異性免疫反應(yīng)，且避免正常組織反應(yīng)。然而，CAR-T細(xì)胞免疫治療在包括胸部惡性腫瘤在內(nèi)的實體瘤中，很難獲得在血液惡性腫瘤中療效較為顯著的TAA。根據(jù)以往研究和早期臨床試驗，本文總結(jié)了胸部惡性腫瘤潛在的TAA，并對其中9種CAR-T細(xì)胞的潛在靶抗原進(jìn)行了描述。

2.1 B7-H3

B7-H3作為腫瘤免疫治療的一個分子靶點，在多種實體瘤中高表達(dá)[6]。以往研究表明，超表達(dá)B7-H3能夠抑制T細(xì)胞活性、增殖和細(xì)胞因子分泌[7]。臨床研究表明，靶向B7-H3的CAR-T細(xì)胞實體瘤[8]中表現(xiàn)出較好的抗腫瘤活性。此外，3項臨床試驗也正在驗證靶向B7-H3的CAR-T細(xì)胞治療胸部惡性腫瘤的安全性、耐受性和可行性（NCT05341492、NCT04864821和NCT03198052）。

2.2 CEA

CEA是一種糖蛋白，其表達(dá)量與腫瘤發(fā)生呈正相關(guān)[9]。TCGA數(shù)據(jù)庫分析顯示，在胸部惡性腫瘤中CEA高表達(dá)，且高表達(dá)CEA的患者總生存期更短。以往研究證實，CEA可作為肺癌治療預(yù)后的有效腫瘤標(biāo)志物[10]。最新研究也證實，抗CEA-CAR-T細(xì)胞在CEA陽性實體瘤患者中顯示出較好的抗腫瘤作用，且未出現(xiàn)細(xì)胞因子釋放綜合征[11]。此外，有2項臨床試驗正在對靶向CEA的CAR-T細(xì)胞治療胸部惡性腫瘤的安全性和有效性進(jìn)行驗證（NCT02349724和NCT04348643）。

2.3 EGFR

多項研究證實，EGFR在胸部惡性腫瘤中高表達(dá)，并與腫瘤血管生成、轉(zhuǎn)移和復(fù)發(fā)相關(guān)[12]。Xia等[13]研究證實，靶向EGFR的CAR-T細(xì)胞對三陰性乳腺癌細(xì)胞增殖活力具有特異性抑制作用。臨床試驗（NCT01869166）表明，抗EGFR-CAR-T細(xì)胞治療EGFR陽性復(fù)發(fā)或耐藥的非小細(xì)胞肺癌患者后，沒有患者出現(xiàn)嚴(yán)重的不良反應(yīng)，且2例患者部分緩解，5例患者病情穩(wěn)定2～8個月。

2.4 成纖維活化蛋白

已有文獻(xiàn)證實，超表達(dá)成纖維活化蛋白（FAP）有助于腫瘤細(xì)胞增殖、侵襲和血管生成，且可作為多種腫瘤早期診斷的新靶點[14]。一項Ⅰ期臨床試驗證實，靶向FAP的CD8+T細(xì)胞能抑制FAP陽性胸膜間皮瘤移植瘤體生長，并延長移植小鼠的生存期[15]。

2.5 HER2

HER2是一種能夠促進(jìn)癌細(xì)胞增殖、侵襲和血管生成的促癌基因[16]。重要的是，靶向HER2的CAR-T細(xì)胞能夠顯著抑制HER2陽性乳腺癌細(xì)胞和曲妥珠單抗耐藥乳腺癌細(xì)胞的增殖活力[17]。同時，抗HER2-CAR-T細(xì)胞對異種移植瘤小鼠食管癌細(xì)胞增殖活力具有抑制作用，并減少促炎因子的釋放[18]。

2.6 間皮素

在胸部惡性腫瘤中，高表達(dá)間皮素（MSLN）與患者高侵襲性和不良預(yù)后相關(guān)[19]，且其可作為胸膜間皮瘤和肺癌的診斷和治療靶點[20]。體外實驗表明，抗MSLN-CAR-T細(xì)胞能夠特異性殺死多種腫瘤細(xì)胞[21]。一項Ⅰ期臨床試驗（NCT01583686）表明，抗MSLN-CAR-T細(xì)胞治療轉(zhuǎn)移性腫瘤后，40%（6/15）的患者出現(xiàn)嚴(yán)重不良反應(yīng)（包括貧血、血小板減少、低氧血癥和淋巴細(xì)胞減少），只有1例患者在3.5個月的觀察期內(nèi)獲得病情穩(wěn)定。

2.7 MUC1

MUC1是一種促進(jìn)腫瘤細(xì)胞黏附和轉(zhuǎn)移的跨膜蛋白，并在包括胸部腫瘤在內(nèi)的多種實體瘤中高表達(dá)[22-23]。也有研究證實，MUC1是實體瘤免疫治療的潛在靶點[24]。重要的是，已有6項臨床試驗正在驗證抗MUC1-CAR-T細(xì)胞治療胸部惡性腫瘤的安全性和有效性（NCT03179007、NCT02587689、NCT03198052、NCT03706326、NCT03525782和NCT05239143）。

2.8 PD-L1

PD-L1作為一種重要的免疫檢查點，在胸部惡性腫瘤中高表達(dá)[25]。體內(nèi)試驗證實，靶向PD-L1的CAR-T細(xì)胞對多種實體瘤具有顯著抑制作用[26]。同時，已有3項臨床試驗正在對靶向PD-L1的CAR-T細(xì)胞治療胸部惡性腫瘤的安全性和有效性進(jìn)行評估（NCT03060343、NCT04556669和NCT04684459）。

2.9 ROR1

以往研究表明，ROR1在三陰性乳腺癌、肺癌、卵巢癌等腫瘤中高表達(dá)，但在正常組織中低表達(dá)[27]。同時，抗ROR1-CAR-T細(xì)胞表現(xiàn)出的抗腫瘤活性同抗CD19-CAR-T細(xì)胞治療淋巴細(xì)胞瘤的療效相當(dāng)[28]。此外，一項臨床試驗（NCT02706392）顯示，抗ROR1-CAR-T細(xì)胞治療30例晚期胸部惡性腫瘤患者中至少有6例患者沒有出現(xiàn)劑量限制性毒性。

3 胸部惡性腫瘤CAR-T細(xì)胞免疫療法面臨的挑戰(zhàn)與策略

目前，CAR-T細(xì)胞免疫療法應(yīng)用于胸部惡性腫瘤治療仍處于早期探索階段，大部分的臨床試驗進(jìn)展相對緩慢，還未取得令人滿意的效果。同時，CAR-T細(xì)胞治療胸部惡性腫瘤存在以下幾種主要挑戰(zhàn)，包括靶抗原異質(zhì)性與脫靶毒性、腫瘤免疫微環(huán)境抑制、細(xì)胞因子釋放綜合征、神經(jīng)毒性。

3.1 靶抗原異質(zhì)性與脫靶毒性

實體瘤CAR-T細(xì)胞治療最主要的問題是缺乏理想的TAA，這嚴(yán)重限制了CAR-T細(xì)胞在實體瘤中的治療效果。同時，挑選的TAA在正常組織/細(xì)胞中低表達(dá)，這容易導(dǎo)致CAR-T細(xì)胞攻擊表達(dá)靶抗原腫瘤細(xì)胞的同時會針對其他正常細(xì)胞，即產(chǎn)生脫靶毒性，進(jìn)而可能導(dǎo)致肺纖維化、肝損傷和胃腸道功能紊亂等器官功能損傷[29]。為避免這些風(fēng)險的發(fā)生，研究者正積極開發(fā)可用于應(yīng)對靶抗原異質(zhì)性和脫靶毒性的相關(guān)策略，包括篩選特異性腫瘤靶抗原和設(shè)計多靶點CAR-T細(xì)胞等。也有研究證實，單細(xì)胞RNA測序技術(shù)可能為TAA選擇提供更多精確的靶抗原表達(dá)譜，且能更好預(yù)測腫瘤治療中CAR-T細(xì)胞的效能和毒性[30]。此外，CAR-T細(xì)胞聯(lián)合嵌合受體疫苗[31]、血管破壞劑[32]、PD1阻斷劑[33]等也能下調(diào)脫靶毒性。

3.2 神經(jīng)毒性

神經(jīng)系統(tǒng)不良反應(yīng)是CAR-T細(xì)胞治療后以多種神經(jīng)癥狀為特征的嚴(yán)重不良反應(yīng)，常見癥狀包括頭痛、癲癇、失語、譫妄、腦出血，甚至死亡[34]。以往臨床研究證實，全身性炎性反應(yīng)或嚴(yán)重細(xì)胞因子釋放綜合征會增加神經(jīng)系統(tǒng)不良反應(yīng)的風(fēng)險[35]。此外，內(nèi)皮細(xì)胞的活化有助于免疫效應(yīng)細(xì)胞和炎性反應(yīng)介質(zhì)突破血腦屏障進(jìn)入中樞神經(jīng)系統(tǒng)，從而發(fā)生神經(jīng)中毒[36]。

3.3 細(xì)胞因子釋放綜合征

細(xì)胞因子釋放綜合征（CRS）是CAR-T細(xì)胞治療后產(chǎn)生的主要不良反應(yīng)，是由活化的CAR-T細(xì)胞觸發(fā)的全身性炎性反應(yīng)。同時，伴隨著以下常見癥狀：發(fā)熱、寒顫、肌肉酸痛、厭食、乏力、多器官功能障礙等，嚴(yán)重時可危及生命[37]。因此，深入了解CRS的生物學(xué)特性、降低細(xì)胞因子釋放、減少炎性反應(yīng)的發(fā)生對于預(yù)防和治療CRS至關(guān)重要。此外，識別CRS生物學(xué)標(biāo)志物（IFN-γ、可溶性IL-1受體激動劑、糖蛋白亞基130）可在早期預(yù)判CRS的發(fā)生[38]。

3.4 腫瘤微環(huán)境免疫抑制

腫瘤微環(huán)境（TME）是影響CAR-T細(xì)胞治療實體瘤療效的重要因素之一，主要為缺氧、氧化應(yīng)激反應(yīng)、細(xì)胞免疫檢查點受體的免疫信號抑制和腫瘤來源的細(xì)胞因子抑制等[39]。研究證實，腫瘤細(xì)胞釋放多種免疫抑制因子導(dǎo)致抑制性免疫細(xì)胞激活[40]，從而限制了CAR-T細(xì)胞抗腫瘤效果。目前，有研究者通過基因編輯設(shè)計T細(xì)胞共表達(dá)免疫抑制性受體，進(jìn)而增強(qiáng)CAR-T細(xì)胞治療療效。

4 結(jié)語和展望

CAR-T細(xì)胞在血液惡性腫瘤中取得的成功，為胸部惡性腫瘤的免疫治療帶來了希望。隨著對腫瘤發(fā)生機(jī)制不斷了解，培養(yǎng)和利用患者自身資源治療疾病比藥物治療更為重要。然而，由于胸部惡性腫瘤的異質(zhì)性和前臨床實驗的局限性，CAR-T細(xì)胞在包括胸部惡性腫瘤在內(nèi)的實體瘤的臨床運(yùn)用中存在一定的不良反應(yīng)和潛在風(fēng)險。為了克服這些風(fēng)險和減少不良反應(yīng)的發(fā)生，后續(xù)研究需要解決以下4個關(guān)鍵問題：（1）尋找更加穩(wěn)定和特異性靶抗原和設(shè)計多靶點CAR-T細(xì)胞，減少脫靶毒性和免疫逃逸；（2）優(yōu)化CAR-T細(xì)胞結(jié)構(gòu)，靶向胸部惡性腫瘤微環(huán)境，增強(qiáng)療效；（3）挖掘CAR-T細(xì)胞歸巢調(diào)控因子和監(jiān)控機(jī)制，保障CAR-T細(xì)胞治療安全性；（4）探索聯(lián)合治療，如CAR-T細(xì)胞聯(lián)合放療、免疫檢查點抑制劑等。重要的是，未來提高CAR-T細(xì)胞對腫瘤細(xì)胞的殺傷作用、延長患者生存時間是迫切需要解決的問題。綜上所述，繼續(xù)優(yōu)化CAR-T細(xì)胞，設(shè)計理想的治療方案，CAR-T細(xì)胞免疫療法有望成為胸部惡性腫瘤治療的有效策略。

利益沖突聲明：

所有作者均聲明不存在利益沖突。