嵌合抗原受体T细胞肿瘤治疗的前生、今世和将来

张鸿声

·述 评·

嵌合抗原受体T细胞肿瘤治疗的前生、今世和将来

张鸿声

嵌合抗原受体修饰的T细胞在B淋巴细胞性白血病的治疗上已经取得突破性进展。近来，美国的几个临床研究中心报道了在这群患者中取得高达60%～80%临床反应率的良好疗效。这一振奋人心的结果带来了人们对免疫治疗新的热情和随之而来的大型制药公司和投资机构对这一领域的关注。免疫治疗需要在加强有效性的基础上，发展出更多的免疫治疗方法以增加这一治疗的多样性，才会对癌症这一对人类健康具有重大挑战的疾病产生真正的影响。我们相信随着转化医学研究的不断深入，21世纪将是免疫治疗走向癌症治疗中心舞台的时代。

嵌合抗原受体；T细胞；肿瘤；免疫细胞治疗

Science杂志将肿瘤免疫治疗列为2013年十大科学突破的首位，其中一个重大发展就是采用嵌合抗原受体T细胞的免疫细胞治疗［1］。肿瘤免疫细胞治疗从1982年美国国立癌症研究院Steve Rosenberg团队采用过继性免疫淋巴因子活化的杀伤细胞治疗［2］，1991年自斯坦福大学发展出目前在我国肿瘤生物治疗中广泛应用的细胞因子诱导的杀伤细胞治疗［3］，有关肿瘤的免疫细胞治疗的临床探索经历了漫长的过程。从中脱颖而出的携带嵌合抗原受体（chimeric antigen receptor，CAR）的T细胞治疗（即CAR-T细胞治疗）从1989年Gross等［4］最初提出这一治疗概念，到目前临床试验治疗白血病上取得突破性进展，也用了将近25年时间。

1 CAR-T细胞治疗简介

CAR-T细胞治疗主要特点是通过基因修饰获得携带识别肿瘤抗原特异性受体T细胞的个性化治疗方法。与传统的T细胞识别抗原相比，经CAR识别肿瘤抗原无须主要组织相容性复合体限制，同时CAR可以通过增加共刺激分子信号从而增强T细胞抗肿瘤的杀伤性（图1）。因此，CAR-T细胞可以克服肿瘤细胞下调主要组织相容性复合体分子和减少共刺激分子表达等免疫逃逸机制。

最初，由于CAR-T细胞制备的复杂性和在个性化治疗上尚无可循的盈利模式，其临床试验主要由几个美国研究机构主导，主要包括斯隆凯特琳癌症中心［5］、宾夕法尼亚大学癌症中心［6］和国家癌症研究所［7］。经不断的科研和转化，CAR-T细胞技术已经发展出3代［8］，第1代CAR在胞内只有1个T细胞CD3ζ受体的信号区；在此基础上第2代增加了1个共刺激分子信号；第3代增加了2个共刺激分子信号。这些改进是基于一系列体外和体内的实验和临床探索。目前，用于临床治疗研究的主要为第2代CAR-T细胞技术，其中用来携带CAR的载体主要来源于逆转录病毒和慢病毒。

2 CAR-T细胞治疗的现状

据花旗银行预测，癌症免疫治疗药物在未来10年内有潜力成为一个350亿美元的市场。近年来，随着CAR-T细胞治疗临床试验在多个研究中心的巨大成功，这一领域已成为投资合作的大热点。2012年，诺华与宾夕法尼亚大学合作，获得CAR知识产权，斥资2 000万美元建立了一个CAR-T细胞的研发中心。同年，Kite Pharma公司与国家癌症研究所合作发展治疗多种肿瘤的CAR-T细胞及其T细胞受体技术。2014年初，刚成立的Juno Therapeutics公司进行了1.45亿美元的前期融资发展CAR-T细胞治疗技术。其他公司，如生物科技公司Bluebird、Cellectis等也纷纷同制药公司合作开发CAR-T细胞技术。在国内，多家临床研究机构和生物科技公司已经开展CAR-T细胞治疗的研究和临床试验。

目前，CAR-T细胞临床试验治疗的成功主要体现在血液肿瘤中的B淋巴细胞性白血病患者身上，并且主要局限于表达CD19抗原的肿瘤。与常规药物的临床试验相比，这些临床试验都具有规模较小的特点。据统计，用于血液系统恶性肿瘤的CAR-T细胞临床试验已达到44个（表1），用于实质性肿瘤的CAR-T细胞临床试验有27个（表2）［9］。

在2013年底的美国血液学会第55届年会上，CAR-T细胞治疗获得了特别关注。来自斯隆凯特琳癌症中心、宾夕法尼亚大学癌症中心和国立癌症研究院的3个课题组［10］，分别报道了抗CD19的CAR-T细胞在儿童和成人B细胞恶性肿瘤（包括慢性、急性淋巴细胞性白血病和B细胞淋巴瘤）的早期临床试验。他们报道的治疗结果非常令人振奋，尽管这些患者已做过多次化疗并且已经产生复发或耐药，但CAR-T细胞治疗反应的有效率仍能达到60%～80%。

在治疗白血病获得巨大成功的同时，对CAR-T细胞治疗也带来了新的挑战。临床试验表明，CAR-T细胞治疗没有显著的剂量效应，这主要是因为在肿瘤细胞刺激下，CAR-T细胞能够在体内可以扩增千倍以上［11］，而治疗无效的患者可能由于免疫功能减弱导致体内没有扩增。CAR-T细胞治疗会引起急性不良反应，如发热、低血压及其极度疲乏等。这些严重的不良反应主要是由CAR-T细胞大量杀伤肿瘤细胞产生的细胞因子释放综合征引起。细胞因子释放和在患者血清中的显著增高与CAR-T细胞大量扩增、B细胞的去除同时发生，提示血清细胞因子的检测可以用来监测CAR-T细胞治疗的效果。这些不良反应通常是一过性的，临床上可以采用皮质类固醇和白介素-6拮抗剂Tocilizumab进行治疗。

3 展望

应该看到，目前的肿瘤免疫治疗还处于刚刚起步阶段，CAR-T细胞治疗也只是对部分血液肿瘤起到一定作用，对实质性肿瘤的治疗还有待突破［12］。免疫治疗的终极目标是在肿瘤患者体内重建缺失的免疫系统，同时避免引起非靶标的免疫不良反应。免疫治疗需要在加强有效性的基础上，发展更多的免疫治疗方法以增加这一治疗的多样性，才会对肿瘤治疗这一对人类健康的重大挑战产生真正的影响。在这一点上，可喜地看到除了CAR-T细胞治疗外，已进入临床的肿瘤免疫检查点抗体药物治疗、Provenge前列腺癌疫苗及其他正在晚期临床试验阶段的多种免疫治疗已经逐渐在肿瘤治疗上占据一席之地。我们相信，随着转化医学研究的不断深入，21世纪将是免疫治疗能够走向肿瘤治疗中心舞台的时代。

表1 CAR-T细胞用于血液系统恶性肿瘤的临床试验

表2 CAR-T细胞用于实质性肿瘤的临床试验

［1］Couzin-Frankel J.Breakthrough of the year 2013.Cancer immunotherapy［J］.Science，2013，342（6165）：1432-1433.

［2］Grimm EA，Mazumder A，Zhang HZ，et al.Lymphokineactivated killer cell phenomenon.Lysis of natural killerresistant fresh solid tumor cells by interleukin 2-activated autologous human peripheral blood lymphocytes［J］.JExp Med，1982，155（6）：1823-1841.

［3］Schmidt-Wolf IG，Negrin RS，Kiem HP，et al.Use of a SCID mouse／human lymphoma model to evaluate cytokine-induced killer cellswith potentantitumor cell activity［J］.JExp Med，1991，174（1）：139-149.

［4］Gross G，Waks T，Eshhar Z.Expression of immunoglobulin-T-cell receptor chimeric molecules as functional receptors with antibody-type specificity［J］.Proc Natl Acad Sci USA，1989，86（24）：10024-10028.

［5］Gong MC，Latouche JB，Krause A，et al.Cancer patient T cells genetically targeted to prostate-specific membrane antigen specifically lyse prostate cancer cells and release cytokines in response to prostate-specific membrane antigen［J］.Neoplasia，1999，1（2）：123-127.

［6］Maus MV，Grupp SA，Porter DL，et al.Antibody-modified T cells：CARs take the front seat for hematologic malignancies［J］.Blood，2014，123（17）：2625-2635.

［7］Kochenderfer JN，Rosenberg SA.Treating B-cell cancer with T cells expressing anti-CD19 chimeric antigen receptors［J］.Nat Rev Clin Oncol，2013，10（5）：267-276.

［8］Dotti G，Savoldo B，Brenner M.Fifteen years of gene therapy based on chimeric antigen receptors：＂are we nearly there yet？＂［J］.Hum Gene Ther，2009，20（11）：1229-1239.

［9］A service of the U.S.National Institute of Health［EB／OL］.［2014-04-28］.http：／／clinicaltrials.gov.

［10］Mazzarella L.Tales from the Jazz ASH：highlights from the 2013 American Society of Haematologymeeting［J］.Ecancermedicalscience，2014，8：390.

［11］Kalos M，Levine BL，Porter DL，et al.T cellswith chimeric antigen receptors have potentantitumor effects and can establishmemory in patientswith advanced leukemia［J］.Sci Transl Med，2011，3（95）：95ra73.

［12］Stephan MT，Ponomarev V，Brentjens RJ，et al.T cellencoded CD80 and 4-1BBL induce auto-and transcostimulation，resulting in potent tumor rejection［J］.Nat Med，2007，13（12）：1440-1449.

张鸿声教授简介

同济大学高等研究院、同济大学医学院附属上海市肺科医院研究员，博士生导师。获加拿大不列颠哥伦比亚大学博士学位，并先后在纽约康奈尔大学医学院和斯隆凯特琳癌症中心从事基因治疗和肿瘤免疫细胞治疗方面的研究。曾参与斯隆凯特琳癌症中心的嵌合抗原受体T细胞治疗的国际前沿性研究工作，并在国际知名期刊包括Nature Biotechnology、Nature Medicine和Molecular Therapy等发表过重要文章。主要研究方向为包括嵌合抗原受体T细胞治疗在内的多种免疫细胞治疗的机制和临床应用。

Past history，present status and future prospect of cancer immunotherapy adopting chimeric antigen receptor-T lymphocytes

Alex Hongsheng CHANG
（Clinical Translational Research Center，Shanghai Pulmonary Hospital，Tongji University School of Medicine，Shanghai200433，China）

Clinical trials adopting chimeric antigen receptor-T lymphocytes（CAR-T）have made a breakthrough in treatment of B lymphocytic leukemia.Several clinical research centers in USA have reported excellent clinical response rate of 60%—80%in these group of patients.This in turn drives a new wave of enthusiasm in immunotherapy，and comes along with interests and investment from big pharmaceutical companies，aswell as investment firms.In order for immunotherapy to make amajor impact in cancer therapy，it is required not only to enhance its effectiveness，but also to increase its variety.We believe，with more and more interests in translationalmedical research，the 21 Century will be an era that immunotherapy enters the center stage of cancer therapy.

Chimeric antigen receptor（CAR）；T cell；Tumor；Immune therapy

R730.51；Q51

A

2095-3097（2014）03-0129-05

10.3969／j.issn.2095-3097.2014.03.001

2014-05-02 本文编辑：徐海琴）

国家自然科学基金（81272325）；上海市浦江人才计划（12PJ1433700）

200433上海，同济大学医学院附属上海肺科医院转化医学中心（张鸿声）