增强CART细胞疗法在实体肿瘤治疗中疗

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来源：医脉通

导读

嵌合抗原受体（CAR）T细胞疗法是治疗血液恶性肿瘤，如急性B淋巴细胞白血病（B-ALL）的一种创新型疗法。然而，这种类型的治疗并不能成功治愈实体瘤。最近，一篇发表在Jimmunotherapycancer上文章报告了假设肿瘤微环境（TME）的免疫抑制性影响并改变过继免疫治疗的疗效,在小鼠模型中探究是否其可以成为增强CART细胞功效的策略和可能的组合方法，和这些方法的转化潜力的研究。

背景

过继性免疫细胞治疗（ACT）是一种新型抗癌工具。已有证据显示，表达嵌合抗原受体（CAR）的T细胞具有显著的临床疗效，能够改善多数血液恶性肿瘤患者的结局。CAR是由细胞外结合结构域，跨膜区和细胞内信号/激活结构域组成的合成分子。细胞外成分由衍生自抗体单链可变区片段（scFv）的轻链和重链区组成，以独立于MHC的方式识别并结合特异性肿瘤相关抗原（TAA）。

铰链区通常衍生自CD8或IgG4分子，其用以连接细胞内和细胞外成分。最后一部分由触发T细胞激活的CD3ζ片段组成。第一代CAR载体仅有CD3ζ结构域。第二、三代除CD3ζ结构域外，各增加1-2个共刺激结构域（CD28和/或4-1BB）（图1）。所有这些成分通常使用γ-逆转录病毒或慢病毒转导系统插入。

图1.CAR结构。所有不同代的CAR均由胞外抗原结合结构域（通常衍生自抗体单链可变片段（scFv）），铰链区，跨膜结构域和各种细胞内结构域组成。第一代CAR，CD3ζ是唯一的信号结构域。第二代CAR增加了一个共刺激结构域，而第三代CAR包含CD28和4-1BB两次共刺激信号结构域。

众所周知，其他组织会发生LTR驱动转基因沉默，但是某项人淋巴细胞研究却未见载体沉默。有趣的是，一项研究表明，CART细胞的体内疗效，即CAR表达浓度的特性对抗肿瘤疗效以及全身和肿瘤部位CART细胞的持久性产生重大影响。

嵌合TCR分子在T细胞中的表达可以避开HLA限制，具有高特异性和强效激活能力，已成为最具前景的癌症治疗方法之一。然而，CART细胞在B细胞恶性实体肿瘤中产生的疗效却不尽如人意。阻碍CART细胞疗法应用于实体瘤治疗的问题有三：（1）肿瘤相关抗原的识别；（2）过继性转移细胞至肿瘤部位的运输受限；以及（3）肿瘤微环境的免疫抑制作用。本文将重点介绍第三个问题的解决方案（图2）。

图2.靶向肿瘤微环境中的不同成分以提高CART细胞治疗的疗效。克服TME抑制作用的成果包括靶向免疫抑制群体（即PGE2），基质细胞，细胞因子网络以及免疫检查点信号策略

复杂多样的肿瘤微环境在肿瘤的发生发展和治疗耐受中发挥重要作用。最新研究强调了先天免疫激活对引导机体产生肿瘤相关抗原和抗肿瘤活性自发性T细胞免疫应答的重要性，Woo教授及其同事表示，胞浆DNA传感，I型IFN介导的STING通路激活是维持T细胞肿瘤炎症表型的主要参与者之一，而肿瘤炎症表型是免疫治疗反应的有利标志。

STING通路激活有助于Batf3依赖的树突状细胞活化，这可能是抗肿瘤免疫的核心。活化的树突细胞由趋化因子诱导至肿瘤部位，然后迁移至次级淋巴器官，并与CD8+T细胞相互作用。克隆扩增后，T细胞迁移回肿瘤微环境，并杀伤肿瘤细胞。

尽管尚未对先天免疫激活剂以及含CAR-T细胞的肿瘤炎性微环境进行彻底评估，但是从效应T细胞功能水平而言，抛开抗原呈递，肿瘤微环境对CAR-T细胞效应的调节作用应该是显著的。

此外，CART细胞在实体肿瘤瘤内膨胀性生长程度和持久性方面的临床疗效尚未确定。接下来，我们将探讨肿瘤微环境抑制免疫反应效应的各个方面，最新研发的一些改变肿瘤微环境，提高CART细胞治疗疗效的方法；其中某些方法可能有助于增强肿瘤对其他类型免疫治疗的敏感性。

实际上，尽管本文的重点是CART细胞，但是文中探讨的许多原理也适用于更广泛的过继性细胞疗法，如肿瘤浸润淋巴细胞（TIL）和TCR基因工程T细胞。

靶向缺氧，营养不足和代谢

缺氧和营养不足是肿瘤微环境的主要特征。营养缺乏，尤其是氨基酸，如色氨酸，能够激活调节T细胞活性的综合应激反应。吲哚胺2,3双加氧酶（IDO）是一种细胞内酶，可以催化色氨酸降解为犬尿氨酸。肿瘤微环境内的肿瘤细胞和骨髓细胞均可以表达IDO，导致T细胞增殖和存活受阻。

近年来，Ninomiya教授及其同事证实，IDO表达也可以抑制CART细胞。特别地，他们表示，CD19CART细胞无法控制CD19+IDO表达的肿瘤进展。犬尿氨酸积累会抑制CART细胞扩增，细胞毒性和细胞因子的分泌，这表明IDO阳性耐药肿瘤可能存在这种机制。

有趣的是，他们表示，氟达拉滨和环磷酰胺可以减少IDO表达，进而改善CART细胞治疗功效。CART细胞联合IDO抑制剂用药可能是化疗和免疫治疗无效的恶性肿瘤患者的重要选择。

另外，肿瘤微环境的代谢应激可能能够调节T细胞代谢，分化和效应功能。事实上，肿瘤浸润淋巴细胞修饰自身代谢是对缺氧作出的反应，这也是实体瘤的特征。

而耐人寻味的是，共刺激结构域不同的CART细胞代谢途径不同，这反过来也说明了肿瘤微环境的可变持续性。

Kawalekar教授及其同事开展的研究表明，相较于携带有CD28信号结构域的CART细胞，4-1BBCART细胞提高了线粒体的生物合成，促进中央记忆表型CART细胞的生成，具有生存优势。相较之下，CD28-CART细胞可以产生效应记忆表型，增强糖酵解作用。

这项研究强调了工程T细胞在免疫抑制肿瘤微环境中存活和衰竭设计的意义。

改变肿瘤微环境中的代谢成分只是使CART细胞潜能最大化释放的一种可能性。Newick博士及其同事开展的关于抑制蛋白激酶A（PKA）的最新研究得出了相似结论。

PKA是肿瘤微环境中产生的另外两种免疫抑制因子：前列腺素E2（PGE2）和腺苷的下游效应子。不同的研究显示，以上两种免疫抑制因子能够有效抑制T细胞的增殖和活化。

研究人员通过正在表达的RIAD（调节I亚基锚定干扰物）肽干扰PKA对脂伐的锚定。RIAD肽能够取代PKA和ezrin蛋白的关系，与腺苷酸环化酶紧密结合，合成一种必需蛋白质。

相较于间皮素导向的CART细胞，间皮素导向的CAR-RIADT细胞在体内表现出更高的浸润性，持久性和抗肿瘤活性。另外，RIAD表达导致趋化反应增强，受CXCR3表达的影响，具有更好的粘附性。随着这种方法转化为临床试验，RIAD肽的免疫原性可能成为一个问题。

另外一种可改变肿瘤微环境的方法是通过促进内源性免疫应答募集，增强CART细胞抗肿瘤反应。Curran教授及其同事已经通过CART细胞CD40L组成型表达验证了这一方法。

他们表示，该策略改善了CART细胞毒性，降低了PD-1表达，改善了CD40阳性滤泡淋巴瘤系统模型中DC抗原的呈递功能。这些机制可能与Gajewski博士及其同事所述的STING通路一致（如上）。

因此，靶向肿瘤免疫抑制群体，如PGE2和/或T细胞，改变肿瘤微环境的反应是提高免疫治疗功效的好机会。

靶向基质

靶向非恶性癌症相关的基质细胞（CASC）也可以增强抗肿瘤免疫治疗的功效。这些细胞可以分泌促进肿瘤生长，转移和血管生成的生长因子，细胞因子和趋化因子。其中最受







































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