嵌合抗原受体技术
在肿瘤免疫治疗中的研究进
汪清云
医学博士，主治医师。
年毕业于华中医院，毕业后就职医院肿瘤放化疗科，主持武汉大学自主科研项目1项。
肿瘤免疫治疗是近年来的研究热点，发展迅猛，已成为继外科手术、放疗、化疗之后肿瘤的第四种治疗模式，年Science杂志将肿瘤免疫治疗评为生命科学的“十大重要突破”之一。根据作用机制的不同肿瘤免疫治疗大体可分为两类：一类是抗体靶向治疗，当前大热的免疫检查点（PD-1/PD-L1）抑制剂即属于此类；另外一类是包含嵌合抗原受体（Chimericantigenreceptors，CARs）效应细胞在内的过继性细胞免疫疗法[1]。7月12日在CAR-T发展史中或是具有里程碑意义的一天，美国FDA专家委员会10：0投票通过诺华公司的CAR-T疗法CTL用于治疗复发或难治性急性B淋巴细胞白血病，再次激发了大众对于CARs技术的热情。因而，本文将简要介绍CARs技术在肿瘤免疫治疗领域的研究现状与进展。
嵌合抗原受体细胞的概念、结构及其抗肿瘤机制
CARs技术是指将编码单链单克隆抗体(singlechainfragmentvariable,scFv)可变区的DNA序列与编码免疫受体胞内段的DNA序列重组，然后将重组DNA序列转导入免疫效应细胞内，使其表面表达融合的嵌合抗原受体蛋白，从而使效应细胞能以非MHC限制性的方式识别特定抗原，增强其靶向及杀伤肿瘤细胞的能力[2]。当前研究最多的免疫效应细胞是表达CD3+CD8+的细胞毒性T细胞（cytotoxiclymphocyte），也有部分研究将自然杀伤细胞（Naturalkiller，NK）作为效应细胞。截至目前，在ClinicalTrials.gov注册的CAR-T研究有项（中国大陆占项），CAR-NK细胞研究仅有3项（中国大陆2项），因此本文将以CAR-T细胞作为阐述重点。
CAR的基本结构包括一个胞外的肿瘤相关抗原（tumor-associatedantigen，TAA）结合区，一个跨膜区和一个胞内信号区。根据胞内信号组分的不同，又进一步分为第一、二、三代CAR。第一代的CAR只有一个胞内信号组分CD3ζ或FcγRI分子，只能引起段在的T细胞增殖和较少的细胞因子分泌，限制了CAR-T细胞抗肿瘤效应的持续性。第二代CAR-T细胞加入了共刺激分子（如：CD3ζ+41BB或CD3ζ+CD28），第三代CAR-T细胞则能够搭载多个共刺激分子结构域（如：CD3ζ+CD28+41BB或CD3ζ+CD28+OX40等），使得CAR-T细胞增殖活性和细胞因子释放量都明显增加，体内的生存时间延长,并具有更强的细胞毒活性（图1.）[2]。目前有研究在CAR-T细胞原有基础上增加调控功能，如自杀启动型、负性调节型、开关启动型CAR-T细胞，使CAR-T细胞对肿瘤细胞的杀伤反应能得到更好控制的同时降低其毒副作用[3]，被称为第四代CAR，但关于此学术界未取得普遍共识。
图1CAR的结构演变
嵌合抗原受体研究现状
CAR-T细胞技术在血液肿瘤中已取得较好的临床疗效。抗CD19的CAR-T细胞能有效地靶向B细胞性恶性肿瘤，包括急性B淋巴细胞白血病、慢性淋巴细胞白血病及B细胞淋巴瘤[4]。临床试验的结果显示，第2代CD19-CAR-T细胞治疗晚期复发难治性急性淋巴细胞白血病的完全缓解率可达90%以上。对于复发耐药的慢性淋巴细胞白血病，CD19-CAR-T能稳定持久地清除体内肿瘤，总反应率达57%[5]。此外，在一项应用靶向CD19的CAR-T细胞免疫治疗复发/难治性NHL患者的Ⅱa期临床试验中，治疗的总反应率达67%，其中12例DLBCL患者的反应率为50%，6例FL患者反应率则为%。各大生物公司研发的CAR-T细胞治疗肿瘤药物在临床上也取得良好效果。年诺华公司用于治疗急性淋巴细胞白血病的CTL，美国食药总署授予其“突破性疗法”地位，并于年7月正式被批准上市。此外，Kite公司用于治疗难治性恶性非霍奇金淋巴瘤的ZUMA-1被FDA授予突破性治疗药物资格。
CARs面临的挑战及解决策略
虽然CAR-T免疫细胞疗法在血液肿瘤中取得不错的疗效，然而CARs技术依然存在以下挑战：
1、CAR-T细胞在内存活时间短，导致肿瘤复发；
2、脱靶效应、肿瘤治疗过程中的炎症因子风暴（cytokinereleasesyndrome，CRS）导致的安全性挑战；
3、因实体瘤缺少肿瘤特异性抗原、归巢效应、免疫抑制性的肿瘤组织微环境等阻碍了CAR-T细胞的疗法在实体肿瘤中的作用，使CAR-T在实体肿瘤中治疗效果不理想；
4、CAR-T细胞大规模产业化存在障碍、异基因来源CAR-T存在移植物抗宿主病（GVHD）风险及淋巴细胞减少的患者难以采集到足够量的自身T细胞，均限制了CAR-T免疫疗法在临床的广泛应用。
针对以上问题，目前已有一些新的尝试。例如，通过改变CAR结构中的共刺激分子或CD4+及CD8+T细胞的回输比例以改善CAR-T细胞在体内的存活时间；通过构建具有“开-关”作用的CAR-T细胞，从而控制其作用的时间和剂量，提高治疗的安全性[6]。对实体瘤而言，肿瘤细胞的高度异质性成为靶抗原选择的一个难题，目前已有针对部分实体瘤靶点开展的CAR-T临床试验(表1.)。随着测序技术的发展，利用全基因组或外显子组测序的方法结合生物信息学分析能更快、更精确的筛选出可被T细胞识别的候选抗原表位[7]。效应CAR-T细胞归巢至肿瘤组织发挥其抗肿瘤功能是实体瘤治疗中的另一个难点。研究发现，通过基因编辑技术可使T细胞表达特定的趋化因子受体，有助于T细胞定位到肿瘤组织[8]。针对实体的免疫抑制效应，可以通过降低对凋亡信号的敏感性及促进存活基因的表达克服抑制因子的干扰，此外，CAR-T细胞与PD-1/PD-L1中和抗体联用亦可以改善微环境的抑制作用，增强抗肿瘤效应[8]。值得注意的是，以NKT细胞作为效应细胞的嵌合抗原受体技术开始崭露头角，为CARs目前面临的挑战提供了新的策略。不同于CAR-T细胞，NK细胞的来源更广泛，自体或者异体的外周血NK细胞，甚至NK细胞系都可以进行CAR的修饰，从而减小了CAR-T细胞治疗相关的移植物抗宿主病（GVHD）风险，解除了效应细胞数量对治疗的限制。使用诸如NK-92等易扩增易改造的细胞系更能大大简化治疗模式，缩短治疗周期及治疗成本，甚至可以直接扩增肿瘤相关靶点的CAR-NK，使其能像药物一样投放市场，必要时快速投入治疗[9,10]。
参考文献
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[10]RezvaniK,RouceR,LiuE,etal.EngineeringNaturalKillerCellsforCancerImmunotherapy.MolTher,.
医院肿瘤放化疗科创立于年，是中南地区享有盛誉、历史最为悠久的肿瘤专科，是本地区本专业中集医疗、教学、科研为一体的领航学科，是国家临床重点建设专科，是湖北省肿瘤放射治疗质控中心。科主任谢丛华擅长肺癌、食管癌、胸腺癌等胸部纵隔肿瘤的内科综合治疗科室下设五个亚专科：淋巴造血、癌痛亚专科亚专科主任：邓涤头颈、乳腺肿瘤亚专科亚专科主任：钟亚华胃肠肿瘤亚专科亚专科主任：周福祥妇科、综合肿瘤亚专科亚专科主任：张弓胸部肿瘤亚专科亚专科主任：张俊红（以楼层挂牌名称为准）武汉市武昌区东湖路号医院肿瘤放化疗科公交：医院站下车，经过的公交路线14、、、、、、、827-赞赏
