前言
嵌合抗原受体(CAR)T细胞疗法是一种创新的过继细胞治疗策略,它利用基因工程技术使自体T细胞表达特定的CAR,从而精准地靶向并消灭肿瘤细胞。目前,针对CD19的CAR-T细胞疗法已经赢得了包括美国食品药品监督管理局(FDA)、欧洲药品管理局(EMA)以及中国国家药品监督管理局(NMPA)在内的多个主要监管机构的批准。这些疗法在临床实践中展现出了显著的抗肿瘤效果,为癌症治疗带来了革命性的变化。
然而,尽管取得了这些进展,但在实体瘤患者中开发具有实际临床价值的CAR-T细胞疗法仍然面临着诸多挑战,其中许多原因尚不完全清楚。这些挑战可能包括:缺乏足够特异性的靶抗原、递送效率低下、持久性不足、效应器功能丧失以及肿瘤抗原的异质性等。
因此,为了推动CAR-T技术的进一步发展,我们有必要从过去的临床前和临床研究中总结经验教训,深入分析CAR-T细胞技术的核心要素和面临的挑战。同时,我们还需要综合考虑基础科学、临床医学以及实际操作等多个方面的因素,制定有效的应对策略。通过这些努力,我们有望使CAR-T技术成为一种更加普及、可负担的癌症治疗模式,为更多患者带来福音。
递送不力问题
在CAR T细胞的研究与开发过程中,有两个核心问题急待解答:一是T细胞在通过静脉注射后究竟会流向何处,二是它们能否有效地进入肿瘤组织。
临床前模型的数据揭示了一个令人担忧的现象,即最初只有极少量的CAR-T细胞能够进入肿瘤内部。具体来说,当将小鼠T细胞注射到同基因小鼠体内时,这些T细胞仅在体内持续存在数周。而在人体临床试验中,CAR-T细胞最初主要积累在肺部和次级淋巴器官,随后在24至48小时内,它们向肿瘤的转移效率极低。
CAR-T细胞要进入肿瘤,首先需识别并结合位于肿瘤间质中的内皮细胞表面分泌的趋化因子。这一识别过程随后通过选择素介导的滚动粘附以及整合素的牢固粘附来加强。在CXCL9、CXCL10、CXCL11以及CCL5等趋化因子的驱动下,T细胞进一步迁移到肿瘤基质中。然而,在这个过程中,血管周围细胞、细胞外基质蛋白和间充质基质细胞(主要是成纤维细胞)构成了一道屏障。仅有少数T细胞能够通过间质迁移,最终在肿瘤衍生趋化因子的引导下进入肿瘤细胞富集区,与肿瘤细胞上的ICAM1结合并杀死它们。然而,这一过程的效率极低,导致仅有极少数的T细胞能够与肿瘤细胞发生有效相互作用。这种低效率的原因可能包括趋化因子与CCR的不匹配、粘附受体的缺陷以及细胞外基质作为屏障的阻碍。
另一个重要但常被忽视的问题是CAR-T细胞可能被“误导”至淋巴组织或远离实体瘤的部位。迄今为止,CAR T细胞的制造主要受到在B细胞白血病或淋巴瘤患者中测试CD19靶向产品的试验数据的指导。这些试验强调了淋巴结和/或骨髓运输、抗肿瘤活性的扩展和持久性的重要性。已知具有高水平CCR7和CD62L表达的T细胞会优先运输到淋巴结或骨髓。因此,大多数当前的制造方案都旨在产生主要具有中枢记忆细胞(CD62L高和CCR7高CD45RO+)表型的CAR-T细胞,而不是效应记忆细胞(CD62L低和CCR7-低CD45RO++)表型,因为后者通常不利于向肿瘤的转移。
此外,还有两个额外的考虑因素不容忽视。首先,冷冻保存过程可能会影响CD62L的表达,进而影响T细胞的运输能力。其次,CD62L可能通过其他机制促进抗肿瘤活性。具体来说,CD62L可能引导T细胞向某些实体瘤中存在的三级淋巴结构内的高内皮细胞微静脉运输。这些淋巴结构可能有助于T细胞的浸润,并改善抗肿瘤免疫反应。
短持久性问题
在针对实体瘤患者的临床试验中,关于CAR-T细胞的持久性表现,通过PCR或流式细胞术进行检测的结果显示出一个普遍现象:CAR-T细胞主要存在于血液样本中。具体来说,血液中CAR-T细胞DNA的转录物数量范围在每微克DNA 10³至10⁴个拷贝之间,且这些细胞在输注后通常仅在大约一个月内能被检测到,其峰值往往出现在输注后的10至14天。
与此形成鲜明对比的是,在白血病患者中测试CD19靶向CAR-T细胞的大多数成功试验中,血液中的CAR-T细胞数量显著更多,通常达到每微克DNA 10⁵至10⁶个拷贝,且这些细胞的持续时间从几个月到几年不等。
综上所述,临床前和临床研究的结果均表明,在静脉注射后,CAR-T细胞向肿瘤的转运效率极低,且这种转运大多发生在输注后不久。更重要的是,从人类研究中获得的有限数据还显示,即使少数CAR-T细胞能够进入实体瘤,它们的持久性也有限,且不会在体内广泛增殖。这一发现对于理解CAR-T细胞在实体瘤治疗中的挑战具有重要意义,并提示我们需要进一步探索提高CAR-T细胞持久性和转运效率的策略。
效应器功能丧失问题
在临床前研究中,CAR-T细胞展现出了初始的高细胞毒性活性,然而,随着时间的推移,这种活性逐渐减弱。这种功能减退的状态与基因组和表观基因组的变化均有关联。尽管其具体诱因尚未完全明确,但很可能与肿瘤微环境(TME)中的多种因素密切相关。
在TME中,存在着一系列可能诱发CAR-T细胞功能减退的条件。这些因素包括但不限于:低pH值环境、缺氧状态、因关键氨基酸和葡萄糖水平低下导致的营养匮乏、高水平的活性氧(ROS)积累、免疫抑制介质(例如TGF-β、PGE2、腺苷和IL-10)的存在,以及与骨髓来源的抑制性细胞和CD4+调节性T细胞的相互作用。
此外,CAR-T细胞内在的因素也不容忽视。这些内在因素包括由免疫检查点(如PD-1、CTLA-4、TIM-3、TIGIT和LAG-3)和抑制性细胞内信号通路(例如DGK、NR4A、SHP-1和cbl-b)所介导的“调节性关闭”。这种关闭机制可能进一步削弱了CAR-T细胞的效应器功能。
更为复杂的是,CAR-T细胞还可能经历多种表观遗传学变化,这些变化也可能对其功能产生深远影响。因此,在探索提高CAR-T细胞持久性和功能性的策略时,我们需要综合考虑TME中的外部因素以及CAR-T细胞内在的生物学特性。
肿瘤异质性与抗原扩散的挑战
与B细胞恶性肿瘤或多发性骨髓瘤相比,实体瘤在抗原表达方面呈现出一种更为复杂且多变的特性。具体来说,实体瘤中的抗原表达通常较低,并且呈现出高度的异质性。这种异质性意味着,即使在同一个肿瘤内部,不同区域的细胞也可能表达不同水平或类型的抗原。
因此,对于CAR-T细胞疗法来说,要成功治疗实体瘤,就面临着巨大的挑战。除非CAR-T细胞能够诱导某种形式的旁观者效应或抗原扩散效应,即它们能够杀死表达低水平抗原的肿瘤细胞,并进而引发对周围肿瘤细胞的免疫攻击,或者能够同时靶向多种抗原,从而覆盖肿瘤内部不同区域的细胞,否则治疗成功的可能性将大大降低。
这种挑战要求我们在设计和开发CAR-T细胞疗法时,必须更加深入地了解实体瘤的生物学特性,以及CAR-T细胞与肿瘤微环境之间的相互作用。只有这样,我们才能有望克服肿瘤异质性和抗原扩散所带来的障碍,提高CAR-T细胞疗法对实体瘤的治疗效果。
名称 | 货号 | 规格 |
CD62L-PE, human, 145/15, 30 tests | 130-114-146 | EA |
CD62L Mouse mAb (S-937-77) | S0B0607-1ml | 1ml |
BUV395 Mouse Anti-Human CD62L(SK11 ) | 565219 | 50Tst |
APC Mouse Anti-Human CD62L(SK11) | 566791 | 100Tst |