嵌合抗原受体T细胞治疗的心脏毒性研究进展

孙洁 陈欣

1天津医科大学一中心临床学院（天津300070）；2天津市第一中心医院心内科（天津300192）

嵌合抗原受体（chimeric antigen receptor，CAR）T 细胞是过继性T 细胞的一种，作为一种新型免疫疗法，成为肿瘤治疗的研究热点。特别是CD19 CAR-T 细胞在复发∕难治（relapsed or refractory，R∕R）血液恶性肿瘤的显著疗效，引起了极大的关注［1-2］。目前FDA已批准多个CD19 CAR-T细胞应用于R∕R 血液病治疗：Axicabtagene ciloleucel 用于治疗成人R∕R弥漫大B细胞淋巴瘤（diffuse large B-cell lymphoma，DLBCL）；Tisagenlecucel 用于治疗R∕R儿童∕年轻成人B 细胞急性淋巴细胞白血病（acute lymphoblastic leukemia，ALL）；以及Tecartus 用于治疗R∕R套细胞淋巴瘤（mantle cell lymphoma，MCL）。近年来，CAR-T 细胞的临床试验急剧增加，各种CAR-T 细胞产品正在开发中，如探索用于其他血液系肿瘤［3］，治疗实体肿瘤［4-5］，同时靶向多种抗原的治疗方法［6］等。这对肿瘤免疫治疗领域具有划时代意义。

然而，临床中CAR-T 细胞疗法带来严重的治疗相关毒性却是不容忽视的，目前报道最多的是细胞因子释放综合征（cytokine release syndrome，CRS）和神经毒性，还有可能威胁生命的心血管毒性，其机制、临床表现及治疗逐渐得到重视，及早预测、诊断和管理心血管毒性事件是至关重要的。本文对目前关于CAR-T 细胞疗法心脏毒性的研究进展作了综述，以期最大限度地提高CAR-T细胞治疗的心血管安全性，使更多的患者受益。

1 CAR-T 细胞疗法介绍

首先提取患者自身T 细胞，再通过基因工程重组T 细胞以识别肿瘤细胞表达的肿瘤相关抗原TAA（tumor associated antigen，TAA），然后体外快速增殖以产生治疗量CAR-T 细胞，最后回输患者体内。CAR 分子包括胞外的结合区域［能特异性识别靶抗原的单链可变区片段（single chain variable fragment，scFv）］、铰链区、跨膜区和胞内的信号段。CAR 蛋白对TAA 的识别是以一种MHC-非依赖性方式进行的。CAR-T 细胞的scFv 片段与靶细胞TAA 结合，形成一个效应功能所必需的非经典免疫突触。然后再通过穿孔素∕颗粒酶途径、Fas∕FasL 途径以及释放细胞因子等来介导其抗肿瘤作用［7］。

2 心脏毒性的临床表现及影响因素

由于目前文献资料的缺乏，心血管毒性的定义尚不明确。迄今为止，观察到的不良心血管事件主要有：心律失常，包括窦性心动过速、房颤、QT 间期延长、室上性心动过速及非持续室性心动过速等［8-12］；低血压、左心室收缩功能障碍、休克，急性冠脉综合征［11］和心脏骤停［10］。

BURSTEIN 等［8］及FITZGERALD 等［9］评估了CAR-T 细胞治疗在儿童和青年人群中的不良心血管反应。心血管功能障碍定义为需要使用药物支持的显著低血压。研究发现发热伴随心动过速，低血压的发生也晚于发热。显著低血压患者均有较高级别的CRS。并且至少41%患者住院期间出现了新的左心室功能障碍（并非所有患者都进行了超声心动图检查）。治疗前未成熟细胞计数＞25%或先前存在的心功能障碍是心血管功能障碍的危险因素。

ALVI 等［10］及LEFEBVRE 等［11］分别对接受CD19 CAR-T 治疗的成年患者的心血管毒性进行了回顾性研究。ALVI 等研究定义：心脏毒性为射血分数降低或肌钙蛋白升高。心血管事件包括心律失常、失代偿性心力衰竭和心血管死亡。而LEFEBVRE 等研究定义的主要不良心血管事件包括心血管死亡、症状性心力衰竭、急性冠状动脉综合征、缺血性中风和新发心律失常。定义事件的发生率分别为12%和15%，均有心脏死亡事件发生。研究均发现CRS 级别（≥2 级）是不良心血管事件的风险变量。此外，ALVI 等［10］研究发现CAR-T 细胞输注后肌钙蛋白升高和从CRS 开始到Tocilizumab 给药的时间延长均与发生心血管事件的风险增加有关。CRS 的严重程度、肌钙蛋白的升高和心血管事件的发生之间存在密切关系。肌钙蛋白水平被认为是肿瘤患者心肌细胞损伤的可靠指标，研究发现肌钙蛋白的增加与低血压和心动过速有关。在LEFEBVRE 等［11］的研究中还发现血管风险高及多病共存的患者CAR-T 治疗的不良心血管事件风险更高。

3 心脏毒性的发病机制

心脏毒性可能的发生机制有多种说法，如CRS、脱靶效应、交叉免疫反应、肿瘤溶解综合征、T 细胞受体错配、毒物代谢产物和其他特殊机制［13-17］。但是CAR-T 细胞治疗后出现的心脏毒性到底是其对心脏的直接损害还是间接毒性目前未知。

3.1 直接毒性脱靶效应：脱靶效应是指未能达到预先设定的目标，有所偏移的现象。CAR-T 细胞所识别的抗原并非肿瘤细胞独有，它们与非肿瘤组织的相同靶抗原接触时便会引起脱靶效应。例如在CAR-T 治疗转移性肾癌和转移性结直肠癌等相关的临床试验［18-19］中，证实CAR- T 细胞攻击了部分表达靶抗原的正常组织，直接造成正常组织损伤。CD19 抗原在R∕R B-ALL 和DLBCL 的肿瘤细胞以及正常B 淋巴细胞表面都有表达，CD19 CAR-T 细胞在对肿瘤细胞杀伤过程中，有可能发生脱靶效应而损伤心脏细胞［20］。

交叉免疫反应：在LINETTE 等［21］报告了两名心脏筛查正常的黑色素瘤患者接受T 细胞免疫疗法后发生心源性休克并死亡的病例，尸检结果显示心肌严重受损，病理学显示T 细胞浸润，但组织中未检测到MAGE-A3（一种超过76%的黑色素瘤患者都表达的肿瘤抗原）表达。进一步研究证实这些T 细胞识别了一种不相关的肌联蛋白——一种存在于心脏中的大型横纹肌蛋白，而导致心肌细胞的损伤。即使靶抗原与正常组织抗原不同，部分序列或结构上的相似性也有可能触发交叉免疫反应。虽然目前在CAR-T 的临床应用中还未有类似报道，但基于两种治疗技术相似性，不可排除这种潜在的心肌损伤机制。

穿孔素∕颗粒酶途径：穿孔素∕颗粒酶通路是快速、有效和特异的CAR-T细胞诱导靶细胞裂解的关键［7］。CAR-T 细胞能释放穿孔素，并在肿瘤细胞膜上打孔，让颗粒酶B进入靶细胞，进而激活caspase 3-gasdermin E（GSDME）通路，引起细胞焦亡［22］。在治疗中外周血中短时间大量释放的穿孔素、颗粒酶是否会浸润心肌造成损害也有待证实。

3.2 间接毒性临床研究发现CRS 分级与心血管毒性事件的发生呈正相关［8-11］。由此认为心脏毒性的发生可能是CRS 的副产物引起。CRS 是大量细胞因子（IL-1，IL-6，IL-8，IL-10，IL-12，TNF-α，IFN-α，MCP-1，MIP-1 等）释放引起的临床综合征，一种影响心、脑、肺等多个器官的全身性炎症。刘育英等［22］通过动物实验证明了CRS 的机制：GSDME通路介导细胞焦亡，释放相关因子促进巨噬细胞gasdermin D（GSDMD）裂解，导致细胞因子的释放和随后的CRS。GIAVRIDIS 等［23］及NORELLI 等通过小鼠模型证实IL-1、Il -6 细胞因子是由巨噬细胞、单核细胞释放。还发现诱导型一氧化氮合成酶iNOS 上调是IL-1 和IL-6 诱导严重CRS 的机制，并发现低血压是由一氧化氮（NO）引起的。心功能障碍据可能是一个类似于脓毒症期间应激性心肌病的过程［24］；还可能与IL-6 有关，IL-6 被认为是感染和炎症状态下心肌抑制的中介。ALVI 等［10］研究发现从CRS开始到托珠单抗（Tocilizumab）给药的时间（每延迟12 小时不良心血管事件发生风险增加1.7倍），进一步验证了IL-6在心脏毒性中的作用。

接受CAR-T 细胞疗法的R∕R B-ALL 和DLBCL患者，通常之前接受过基于蒽环类的多轮化疗，蒽环类药物对心肌有急性损害和迟发的与剂量有关的心肌损伤反应；此外，在输注CAR-T 细胞之前，患者接受氟达拉滨联合环磷酰胺的预处理方案以减轻肿瘤负荷；而环磷酰胺本身就有心血管毒性，特别是心力衰竭和左室功能障碍［25］。而且，部分患者曾经接受过造血干细胞移植治疗。再者，接受CAR-T治疗的老年患者可能已经患有心血管疾病。发生CRS 后大量静脉输液，导致容量超负荷而引起心功能障碍。目前观点认为心功能障碍的发作可能是急性和严重的，但通常是可逆的［8-9，24］。

4 预防策略

CAR-T 细胞治疗的心血管毒性管理目前还没有标准化。目前伦敦大学学院医院的Cardio-Oncology 建立了一个心脏筛查和监测项目。该项目要求所有患者在治疗前、治疗中及3 个月随访时都要接受心功能风险评估，包括肌钙蛋白、BNP、12 导联心电图、超声心动图检查，必要时还需进行CMR 成像以了解患者心功能。随着CAR-T 细胞治疗扩展到更广泛的患者群体，有必要在治疗前进行评估及分级管理。期待此项目得到广泛使用，以更好的证明增加心脏监测在患者CAR-T 细胞治疗的预防、管理及预后方面的效用。

目前认为CRS 的严重程度与治疗时的疾病负担和较高的CAR-T 细胞输注量有关，而不良心血管事件又和CRS 的分级呈正相关。即凡是影响CRS 进展的因素均可能增加不良心血管事件的风险。因而CRS 的诊断和分级至关重要，但早期CRS 分级多种，它们之间缺乏共识和存在显著的差异性。最近，美国移植和细胞治疗协会发布了CRS 的一致分级［6］，可采用统一的分级标准。

目前对CRS 的管理未形成指南规范，在输注CAR-T 细胞后，密切的临床观察和血流动力学监测是早期发现CRS 的必要条件。发热、心动过速和低血压通常是CRS 的最初症状。目前认为监测C 反应蛋白和铁蛋白可有助于及时发现CRS，但需注意与基线进行对比，并除外感染的可能。CRS的严重程度取决于低血压和缺氧［6］。为了减少低血压的发生，在治疗前停止或尽量减少降压药物的使用。低血压是左心室功能障碍的至关重要的标志［8］。如果血压在扩容后没有改善，就要进行血管加压素治疗，并用超声心动图、肌钙蛋白和BNP 进行评估。早期液体扩容对CRS 和相关低血压的治疗至关重要。根据临床情况控制液体容量，以减少心衰的风险。在血流动力学不稳定、心脏生物标记显著升高或严重左室功能障碍（左室射血分数＜40%）的情况下，患者通常需要转到重症监护病房，持续心电监护，维持足够的灌注，积极对症治疗。

5 治疗及进展

Tocilizumab（IL-6 受体拮抗剂）对于任何在CAR-T 治疗中出现心脏毒性的患者，都应首先考虑使用。ALVI 等［10］研究发现早期给予Tocilizumab可显著降低CV 事件发生率，且不妨碍CAR-T 细胞的抗肿瘤作用，但Tocilizumab 并不是对所有患者有效。BRUDNO 等［26］认为Tocilizumab 可能增加神经毒性的发生率和严重程度。对于给药最佳时机尚无定论。糖皮质激素通常被用作二线药物，因为其对CAR-T细胞的抗肿瘤活性的影响存在争议。

Siltuximab（另一种IL-6 受体拮抗剂）理论上比Tocilizumab 和糖皮质激素有更高的亲和力；而且通过直接绑定IL-6，可降低中枢神经系统的IL-6 水平，减少神经毒性。但它未通过FDA 审批。Anakinra（IL-1 受体阻断剂）在动物实验［23］发现可以有效地预防CRS 和神经毒性。Tocilizumab 可用于预防CRS，但对神经毒性的预防无效。在SCIDbeige 小鼠模型［23］中，NOS 抑制剂被证明可以降低CRS 的全身毒性。因此，这些药物都有潜力用于治疗CAR-T 疗法的相关毒性。然而这些仅来自动物实验，需要临床试验来证实Anakinra、NOS 抑制剂的真实效果。

除了药物治疗外，有研究称血液滤过可以成功地消除CD19 CAR-T 细胞治疗后严重的细胞因子释放综合征。另外减少毒性的替代方法是CAR-T 细胞工程技术的优化，在基因修饰T 细胞时加入“自杀”或诱导开关基因，以及需要双抗原结合以确保靶向肿瘤细胞的激活［27］。伊文芳等［27］通过体外细胞实验发现氟达拉滨及马磷酰胺对CD19CAR-T 细胞有明显的抑制作用，为清除CD19-CAR-T 细胞提供了新的思路。虽然这些方法很有吸引力，但它们仍处于研究阶段。

6 CAR-T 细胞治疗心脏肿瘤研究的展望

近年来CAR-T细胞疗法在R∕R B-ALL和DLBCL的治疗中取得显著疗效，并具有广大的应用前景，但其致命的心血管毒性可能是得不偿失的。仍需要大量临床前瞻性研究，确定心脏毒性事件的真实发病率、影响因素、自然史等。需要进一步探索发病机制、病理生理改变，以便开发基于证据的干预及治疗措施。另外有研究［28］证明CAR-T 细胞治疗后在患者内持续存在超过10年。目前尚不清楚CAR-T 细胞循环持续的存在对免疫系统和心血管系统的长期影响，需要未来的研究来评估其长期的心血管安全性。随着研究的深入，以期能降低心脏毒性的发生风险，提高治疗的安全性和有效性。