嵌合受体抗原T 细胞免疫疗法所致细胞因子释放综合征的研究进展△

陈交，罗毅

1南京中医药大学第三临床医学院，南京 210028

2南京中医药大学附属中西医结合医院肿瘤科，南京 2100280

近十年来，免疫治疗完全改变了恶性肿瘤传统治疗模式，其中嵌合受体抗原T细胞（chimeric antigen receptor T-cell，CAR-T）疗法显示了其对部分恶性肿瘤尤其是血液系统肿瘤的良好疗效。CD19和CD22的CAR-T治疗复发性或难治性B细胞恶性肿瘤完全缓解率可达60%～90%，并且在急性淋巴细胞白血病患者的治疗中亦有良好的反应[1]。但是此疗法有明显的不良反应，细胞因子释放综合征（cytokine release syndrome，CRS）就是其中最常见的不良反应[2]，管理不当或处理不及时可危及患者生命。本文就CAR-T所致CRS发生的病理生理学机制、临床表现及分级管理、药物治疗进行综述。

1 CAR-T 结构及临床应用

CAR-T由细胞外、跨膜和细胞内结构域组成[3]。细胞外结构域为识别具有特异性肿瘤相关抗原的单链可变片段。细胞内结构域由来源于T细胞受体的CD3ζ和共刺激结构域组成。CAR-T产生是通过制造胞外单链可变片段和一个细胞内重组免疫受体酪氨酸激活序列，这些区域在体外被整合到重组质粒中，再将重组质粒转导到T细胞中，使T细胞表达合适的肿瘤表面抗原受体，随后T细胞扩增。CAR-T只有在定向到预定义的肿瘤相关性抗原时才表达，故独立于主要组织相容性复合体（major histocompatibility complex，MHC）分子而识别和杀死肿瘤细胞，从而克服了MHC分子表达降低所产生的肿瘤细胞免疫逃逸。

CAR-T结构不断发展更新，至今已有5代CAR-T[2]。第1代CAR-T依赖于CD3ζ介导的T细胞激活信号，但在体内增殖程度较低且不够持久，对肿瘤细胞杀伤能力有限。第2、3代CAR-T通过在细胞内增加1～2个共刺激受体如CD28、CD137、CD134等来使其在体内存留更久，在肿瘤根除后仍保持增殖能力，并且这些额外的共刺激信号使T细胞通过引发强烈的细胞因子反应，增加细胞溶解，从而提高了肿瘤细胞的杀伤效果。第4代CAR-T含有激活的T细胞核因子转录对应物，使它们能够在肿瘤组织中分泌特定的细胞因子，从而改变肿瘤微环境并可招募和激活其他免疫细胞产生来共同杀伤肿瘤细胞。第5代CAR-T包含第2代CAR-T的基本架构，在CD3ζ与CD28信号域中间增加了来自白细胞介素（interleukin，IL）-2受体β链的细胞质结构并且在CD3ζ的C端添加了YXXQ序列。可同时激活T细胞受体（T cell receptor，TCR）（CD3ζ）、共刺激结构域（CD28）和细胞因子3种信号，大大增强了CAR-T细胞增殖能力及其抗肿瘤活性。

目前，CAR-T治疗血液系统恶性肿瘤的疗效明显，在实体瘤治疗中却因缺乏适应靶点、浸润有限、肿瘤微环境抑制等原因而疗效有限。复发或难治性急性B淋巴细胞白血病患者的完全缓解率为80%～90%，中位总生存时间（overall survival，OS）超过1年[4]。在淋巴瘤患者中，疾病控制率与完全缓解率分别为50%～80%和40%～60%，一些淋巴瘤患者获得了持续多年的缓解持续时间（duration of response，DOR）[5-6]。复发或难治性多发性骨髓瘤患者经B细胞成熟抗原CAR-T治疗后，完全缓解率达80%～90%，且70%～80%的完全缓解患者未复发[7]。CAR-T对实体瘤的治疗目前仍处于试验阶段，靶点的选择、T细胞输注后的毒性、肿瘤免疫微环境抑制、肿瘤异质性、抗原逃逸、T细胞功能障碍以及许多其他问题仍有待解决。国内外学者均在尝试寻找解决方案，目前发现，结合其他疗法，如细胞因子、免疫检查点抑制剂和溶瘤病毒，可克服肿瘤微环境的物理和免疫障碍；CAR-T结构的各种修改有望解决肿瘤异质性和抗原逃逸问题[3,8-9]。

2 CRS 发生的病理生理机制

CRS的病理生理机制分为5个主要阶段[10]。第1阶段为CAR-T输注后运输至具有靶向抗原的肿瘤细胞处，参与靶抗原的识别；第2阶段，CAR-T在肿瘤部位增殖并产生γ干扰素（interferon-γ，IFN-γ）或肿瘤坏死因子-α（tumor necrosis factor-α，TNF-α）等细胞因子，这些细胞因子可诱导并激活巨噬细胞等内源性免疫细胞，这些细胞进一步释放细胞因子如IL-6、IL-1等，产生级联反应，在直接或间接杀伤肿瘤细胞的同时产生CRS[11]；第3阶段，外周血中细胞因子水平继续升高以及CAR-T扩增，导致多器官或组织内皮损伤和血管渗漏等全身炎症；第4阶段，细胞因子扩散渗入脑脊液，血脑屏障破坏，继而渗入中枢神经系统，CAR-T、内源性T细胞及外周的活化单核细胞也迁移至脑脊液和中枢神经系统，致使部分患者出现免疫效应细胞相关神经毒性综合征（immune effector cell-associated neurotoxicity syndrome，ICANS）；第5阶段，肿瘤细胞清除后，血清细胞因子减少及全身炎症反应降低，CRS和/或ICANS症状结束，且可能产生长期持续存在的记忆性CAR-T细胞[12]。

IL-6在CRS的发生中发挥了重要作用，几乎所有CRS患者都存在IL-6水平明显升高[11]。在CRS的发生中，虽然CAR-T激活增殖会产生IL-6，但巨噬细胞及单核细胞才是CRS发生时IL-6的主要来源[13-14]。IL-6通过经典信号通路、反式信号通路2种途径发挥其生物学功能。在经典信号通路中，IL-6通过与IL-6受体（IL-6 receptor，IL-6R）结合来激活细胞，从而导致膜蛋白GP130和细胞内酪氨酸激酶二聚化，尤其是Janus激酶（Janus kinase，JAK）1和JAK2，然后激活信号转导与转录激活因子（signal transduction and activator of transcription，STAT）1和STAT3。IL-6可以结合表达IL-6R和sIL-6R（溶于体液中的IL-6R）的细胞。当IL-6附着在sIL-6R上并通过与仅表达GP130的细胞结合（在其表面上没有IL-6R）启动信号级联时，称为反式信号转导。经典IL-6信号转导可减少炎症，而反式信号转导可促进T细胞迁移、减少细胞凋亡、增强细胞毒性并抑制调节性T细胞分化[15]。故IL-6是一种多效性细胞因子，具有促炎和抗炎的作用。

IL-1也是一种多效性细胞因子，它主要由单核细胞和巨噬细胞产生，IL-1R普遍表达并负责转导促炎信号。IL-1可以诱导组织产生IL-6及一系列组织免疫细胞和募集的趋化因子等下游促炎细胞因子。研究发现，IL-1也是CRS的关键因子。在人源化异种移植模型中，用IL-1R拮抗剂阿那白滞素阻断IL-1诱导的信号转导可抑制小鼠体重减轻和发热，并降低CRS相关性死亡率[16]。同样，另一项研究中被设计为过表达IL-1R拮抗的CAR-T细胞也减少了CRS相关性死亡的发生[17]。

3 CRS 临床表现及严重程度

3.1 CRS 临床表现

CRS常在CAR-T注射1～14天发生，可持续1～10天。发热为其主要特征，患者体温常超过40.0℃，诊断需经过适当的血培养排除感染的可能性[18]。CRS期间，任何器官都可能受到影响，患者还可能出现恶心、呕吐、血流动力学不稳定、毛细血管渗漏综合征、低血压、弥散性血管内凝血以及神经毒性等。神经毒性可能与CRS的其他症状一起发生或在其他症状消失时发生，常表现为头痛、精神错乱、失语、谵妄、震颤和癫痫发作。具有严重神经毒性的患者表现出内皮激活的迹象，包括弥散性血管内凝血和血脑屏障通透性增加。

3.2 CRS 分级标准

近年来，CRS的分级已逐渐发展为不良反应管理的工具。已经提出的分级管理系统可以更好地区分临床表现的严重程度并使CRS临床试验报告数据更加标准化，更重要的是CRS分级可以通过制定针对这种快速进展临床表现的标准治疗措施来协助指导治疗。然而此前不同机构各自提出了不同的CRS分级标准，如Lee等[19]对美国国家癌症研究所提出的常见不良事件评价标准（common terminology criteria for adverse event，CTCAE）细化修改后提出的Lee标准、纪念斯隆凯特琳癌症中心提出的分级标准[4]以及宾夕法尼亚大学发布的Penn标准[20]等。为制定统一的CRS分级标准，美国移植和细胞治疗协会（American Society for Transplantation and Cellular Therapy，ASTCT）于2018年6月主持的一场会议提出了新的标准[21]。1级：体温≥38.0℃，伴或不伴全身症状，全身症状可根据CTCAE v5.0报告但不影响CRS等级；2级：体温≥38.0℃，伴有不需血管升压药的低血压，和/或需要低流量（≤6 L/min）鼻导管吸氧的缺氧；3级：体温≥38.0℃，需要1种血管升压药加或不加血管升压素，和/或需要高流量（﹥6 L/min）鼻导管吸氧以及非其他原因所致的面罩吸氧；4级：体温≥38.0℃，伴有需要多种血管升压药（不包括血管升压素）和/或不归于其他原因所致的需正压通气的缺氧（包括持续正压通气、双水平气道正压通气、气管插管、机械通气等）；5级：CRS导致的死亡。ASTCT提出的分级标准对既往多种分级标准进行了协调，为临床研究数据报告及临床治疗提供了指导及统一标准。

4 CRS 的管理及治疗

4.1 CRS 的管理

尽管共识正使CRS分级标准化，但CRS的指南仍未完成。随着CAR-T的使用经验不断增加，CRS的管理原则也越发完善。CRS的管理是根据其分级来进行的，ASTCT指南总结了目前的分级标准并制定了一个新的标准[21]，但临床中也应结合患者各自的临床情况制订相应的治疗方案。欧洲血液和骨髓移植学会（European Society for Blood and Marrow Transplantation，EBMT）、国际细胞治疗协会（International Society for Cellular Therapy，ISCT）、联合认证委员会以及欧洲血液学协会（European Haematology Association，EHA）提出了接受CAR-T治疗人群的管理[22]：对于1级CRS，包括发热及无低血压、缺氧的全身症状，CRS所致的发热是一种排除性诊断，应在进行血培养及其他感染检查后立即给予广谱抗生素及退烧、补液等支持治疗，若经治3天而症状无改善，则给予托珠单抗8 mg/kg（最大剂量800 mg）静脉滴注治疗；若考虑为2级CRS，则立即提醒重症监护室，而后在感染检查、退烧及补液基础上给予液体升压和/或低流量鼻导管吸氧，给予托珠单抗8 mg/kg（最大剂量800 mg）静脉滴注治疗，如病情无改善则再次给予托珠单抗8 mg/kg（最大剂量800 mg）静脉滴注治疗，而后若患者病情仍无改善，则加用1～3天的地塞米松10 mg静脉注射，每6小时给药1次，其中若患者第1次托珠单抗给药后病情加重，亦需使用1～3天的地塞米松10 mg静脉注射，每6小时给药1次；对于3级CRS患者，除对症支持治疗外，应在给予第1剂托珠单抗后立即转重症监护室接受诊治，而后给予地塞米松10 mg静脉注射，每6小时重复给药，持续1～3天，若病情无改善，再次行托珠单抗8 mg/kg（最大剂量800 mg）静脉注射治疗，若仍无缓解，则地塞米松剂量加至20 mg静脉注射，每6小时给药1次，3级CRS用药后病情恶化参照4级CRS进行治疗；对于4级CRS患者，支持治疗包括多种血管升压素维持血压和/或正压通气，同3级CRS患者，诊断后给予托珠单抗注射后立即转重症监护室，给予地塞米松20 mg静脉注射，每6小时给药1次，持续3天，4～7天逐渐减量，症状无改善再次予托珠单抗相同剂量，若仍无改善，则使用甲强龙每天1000 mg冲击治疗，持续3天，在不存在ICANS的情况下可考虑重复托珠单抗治疗，最多再给药1次。

4.2 CRS 的治疗药物

当前CRS的治疗用药多为IL-6抑制剂、类固醇皮质激素以及用于无反应患者的IL-1、IFN-γ、TNF-α和IL-2抑制剂。

4.2.1 IL-6抑制剂 托珠单抗是一种针对膜结合和可溶性IL-6R的人源化单克隆抗体，在经过多项试验[23-24]证明其疗效后，于2017年被美国食品药品管理局（Food and Drug Administration，FDA）批准为CAR-T输注所致CRS的首选治疗手段，可在输注数小时内改善症状，从而减少其他辅助治疗且并不降低CAR-T活性。单次注射托珠单抗对CAR-T所致CRS的疗效表明IL-6阻断可能形成一种新的急性全身严重炎症反应的治疗手段。不过托珠单抗虽能明显改善此类CRS症状且不影响CAR-T的功能，然而有相当部分患者对其存在耐药性[25]。托珠单抗对CRS相关神经毒性的作用很低，可能与其穿透血脑屏障的能力有限有关，且有研究表明，预防性使用托珠单抗并不能减轻神经毒性的发展[26-27]。另一种阻断IL-6信号转导的单克隆抗体是西妥昔单抗，它通过经典信号及反式信号通路抑制免疫效应细胞激活，且其对IL-6的亲和力高于托珠单抗对IL-6R的亲和力，对类固醇皮质和托珠单抗无反应的患者推荐使用西妥昔单抗[11]。

4.2.2 类固醇皮质激素 类固醇皮质激素是过度炎症反应及CRS的有效治疗手段，然而类固醇皮质对免疫系统的作用缺乏特异性，也可能抑制CAR-T的扩增、持久性及抗肿瘤作用[28]。因此，通常将其用于患有严重CRS的耐药患者及需要清除CAR-T的患者，应避免将其用于CRS的一线治疗。此外，建议对有相关神经系统毒性的患者使用类固醇激素治疗。

4.2.3 IL-1、IFN-γ、TNF-α和IL-2抑制剂 单独阻断IL-6/IL-6R不能完全改善CRS症状，且不足以治疗输注CAR-T治疗后发生的严重CRS。对于病情危重且对IL-6阻断无反应的患者，靶向IL-1、IFN-γ、TNF-α或IL-2的定向治疗可以改善症状。依那西普和英夫利昔单抗都靶向作用于TNF-α，已用于治疗严重的CRS。阿那白滞素是一种重组的IL-1R拮抗剂，可能对部分IL-1升高的患者有帮助，但这种细胞因子在严重CRS患者中也不会持续升高[29]。也有研究将“自杀”基因插入T淋巴细胞，用于武装T淋巴细胞的基因结构，当CRS危及生命时，则从外部激活，驱动淋巴细胞凋亡[23]。

5 小结

CAR-T引入临床实践正在彻底改变血液系统恶性肿瘤的治疗模式，为晚期患者及已用尽常见治疗选择的患者延长生存期。然而在应用中要注意危及生命的毒性管理，在不降低抗肿瘤效果的情况下有效地预防和治疗CRS是未来的目标。本综述总结了CAR-T导致CRS的病理生理机制、临床表现、分级及管理，尽管目前已经提出了一些分级量表与管理方法，但是值得强调的是，患者的最佳管理是基于血液科医师、神经科医师、放射科医师及重症医学科医师在内的多学科医师团队的密切合作。在CRS新的生理病理机制允许新的治疗手段之前，多学科的早期干预及应用类固醇皮质激素和托珠单抗仍是最佳管理策略。相信随着CAR-T的不断研究使用，其用途终将更加广泛、有效和安全。