CAR T细胞治疗原发脑肿瘤的研究进展 - 脑医汇 - 神外资讯

1987年，Kuwana等研发第一批CAR T细胞，至今发展至四代，在血液肿瘤治疗中颇有建树。美国斯坦福大学医学院的Ya-Jui Lin等对CAR T细胞治疗原发性脑肿瘤的文献以及临床试验结果进行综述，文章发表在2022年2月的《Frontiers in Immunology》在线。

——摘自文章章节

【Ref: Lin YJ, et al. Front Immunol. 2022 Feb 21;13:817296. doi: 10.3389/fimmu.2022.817296. eCollection 2022.】

研究背景

嵌合抗原受体修饰的T细胞（Chimeric antigen receptor T cells，CAR T cells）免疫疗法治疗血液肿瘤取得显著效果，以后广泛用于治疗实体瘤，包括脑肿瘤。嵌合抗原受体（Chimeric antigen receptors，CAR）由抗原识别结构域、单链抗体和T细胞刺激结构域融合而成，可以在没有主要组织相容性复合物和抗原递呈细胞参与下识别目标抗原，激活多种免疫细胞，并分泌多种细胞因子从而发挥抗肿瘤效应。1987年，Kuwana等研发第一批CAR T细胞，至今发展至四代，在血液肿瘤治疗中颇有建树。美国斯坦福大学医学院的Ya-Jui Lin等对CAR T细胞治疗原发性脑肿瘤的文献以及临床试验结果进行综述，文章发表在2022年2月的《Frontiers in Immunology》在线。

研究方法

1. CAR T细胞在血液肿瘤治疗中的应用

2017年8月，第一个CAR T细胞（tisagenlecleucel T）临床试验（多中心2期ELIANA临床试验）应用CAR T细胞治疗B细胞淋巴瘤，75例患者完全缓解率为60%，总缓解率为81%，6月无复发生存率为80%，但73%患者出现严重并发症。2017年10月进行第二个CAR T细胞（axicabtageneciloleucel）治疗B细胞淋巴瘤的临床试验，101例患者完全缓解率为58%，总缓解率为83%，48%患者出现严重并发症（其中11%为细胞因子释放综合征，32%患者出现神经毒性），但低于ELIANA试验。在此基础上2018年进行CAR T细胞（tisagenlecleucel T）治疗复发和难治性淋巴瘤的JULIET临床试验，在39.3个月的中位随访时间内，93例弥漫大B淋巴瘤患者的完全缓解率为40%，100%持续有效，总体毒性反应与ELIANA试验相仿，12%患者出现神经毒性，22%出现细胞因子释放综合征。CAR T细胞治疗血液肿瘤获得成功。

2. CAR T细胞在实体瘤治疗中的应用

CAR T细胞治疗实体瘤的效果比血液肿瘤略差。其关注的热点是识别一致性高表达的肿瘤抗原、CAR T细胞从血液向肿瘤的转移、基质突破、肿瘤抗原丢失、肿瘤异质性、肿瘤微环境的免疫抑制性等。肿瘤间质和瘤内高压等解剖学特征以及血脑屏障等阻碍CAR T细胞治疗实体瘤的可行性。目前相应的研究包括，使用携带趋化因子的溶瘤病毒吸引CAR-T细胞以及破坏物理屏障的尝试（如表达肝素酶的CAR T细胞消化肿瘤细胞外基质以及聚焦超声破坏血脑屏障）。

3. CAR T细胞在颅内肿瘤治疗中的应用

过去一直认为大脑是免疫豁免器官。2015年，科学家在啮齿类动物硬脑膜静脉窦上发现淋巴样结构；以后的研究显示中枢神经系统（CNS）内的肿瘤存在抗原和免疫细胞，免疫细胞可穿过BBB引起炎症反应。理想的肿瘤抗原靶点在原发肿瘤和转移瘤内的所有癌细胞上均匀表达，而在正常组织检测不到最低限度地表达抗原，以免CAR T细胞杀死正常细胞，引起神经毒性和细胞因子释放综合征（图1A、B）。

图1. CAR T细胞疗法治疗脑肿瘤的示意图。A. 在临床前和临床CAR T研究发现几种在肿瘤细胞上表达的肿瘤抗原。B. 表达肿瘤抗原的肿瘤细胞可以被特异性CAR T细胞识别和清除。

3.1 胶质母细胞瘤的潜在肿瘤抗原

EFGRvⅢ

EGRFvⅢ是表皮生长因子受体（EGFR）外显子2至7框内缺失的变体，是癌症中最常见的变体。40%新诊断胶质瘤患者有EGFR基因扩增，50% EGFR扩增患者表现为EGFRvⅢ。临床前研究显示，EGFRvⅢ 的CAR T细胞对肿瘤生长有极好的抑制作用，然而在临床研究中，EGFRvⅢ特异性CAR T细胞的疗效有限。有研究检测输注EGFRvⅢ的CAR T细胞后在整个肿瘤微环境中表达情况，发现切除的肿瘤标本中EGFRvⅢ丢失或表达降低，表明EGFRvⅢ的异质性表达产生耐药性的逃逸变体。

IL-13Rα2

IL-13的功能是通过高亲和力受体IL13Rα2结合炎症和免疫反应，IL13Rα2在超过75%的脑胶质瘤患者中表达，与肿瘤侵袭性及预后不良相关。除睾丸外，在正常脑实质或大多数正常组织中没有显著表达。由于IL13Rα2对胶质母细胞瘤的特异性表达，因此IL13Rα2长期以来一直用作CAR T细胞治疗的潜在候选靶点。目前，3例复发胶质母细胞瘤IL13Rα2 CAR T治疗的初步试验，认为毒性反应可接受，治疗反应满意。

HER2

人表皮生长因子受体2（HER2）是一种受体酪氨酸激酶，在多种癌症和大约80%的胶质母细胞瘤中发现过度表达。最近研究表明，第三代HER2的CAR T细胞可以在体外靶向杀死胶质母细胞瘤；与PD-1阻断剂联合使用时，疗效显著提高。但有1例接受第三代HER2的CAR T细胞的结直肠癌患者死亡，随之提出安全性问题。HER2的CAR T细胞的主要问题是HER2在一些重要器官的正常组织中表达而导致毒副作用。然而，一项I期临床试验表明，在胶质母细胞瘤患者中通过外周输注HER2的CAR T细胞安全而且显著有效。

正在进行的CAR T细胞治疗的临床前和临床研究

针对几种肿瘤抗原（如B7-H3、CD147、GD2）的CAR T细胞目前正在临床试验中。B7-H3不仅在实体癌中高表达，而且在肿瘤内的血管和成纤维细胞中也表达。CD147是一种I型跨膜蛋白，可诱导成纤维细胞释放金属蛋白酶导致细胞外基质降解，在胶质母细胞瘤中高度表达。双唾液酸神经节苷脂（GD2）在神经母细胞瘤、视网膜母细胞瘤、黑色素瘤和胶质母细胞瘤等肿瘤中高表达。

3.2 儿童神经肿瘤

3.2.1 髓母细胞瘤

髓母细胞瘤是小儿群体中发病率最高的恶性脑肿瘤。HER2在髓母细胞瘤中的表达率约为40%，但在正常脑组织中没有表达，是CAR T细胞治疗的理想靶抗原。靶向HER2（无共刺激结构域）的第一代CAR T细胞表现对原位异种髓母细胞瘤小鼠模型有良好的抗肿瘤效应。第二代CAR T细胞（具有4-1BB共刺激结构域）改善CAR T细胞的持久性而提高其活性。另外，为应对肿瘤抗原的异质性，靶向EPHA2、HER2和IL13Ra2的多价CAR T细胞已在复发性髓母细胞瘤和胶质母细胞瘤的临床前模型应用并且效果显著。

3.2.2 儿童室管膜瘤

室管膜瘤也是儿童脑肿瘤中常见的肿瘤（约5.2%）。根据解剖、组织病理和分子特征可分为幕上、后颅窝和脊髓等三类。后颅窝室管膜瘤分为两组，A组（PFA）和B组（PFB），PFA肿瘤通常仅出现在婴儿，而PFB肿瘤在成人和青少年的发生率相同。复发性肿瘤的5年总生存率低至37%。EphA2、IL13Ra2、HER2和Survivin分子在室管膜瘤中特异表达，已证明是CAR T细胞治疗的潜在靶点。

3.2.3 儿童高级别胶质瘤

儿童高级别胶质瘤占儿童脑肿瘤不到20%。根据2021年WHO中枢神经系统肿瘤分类，分为四种类型，包括弥漫性中线胶质瘤（H3K27突变型）、弥漫性半球胶质瘤（H3G34突变型）、儿童弥漫性高级别胶质瘤（H3野生型和IDH-野生型）以及小儿大脑半球胶质瘤。儿童高级别胶质瘤的CAR T细胞治疗方案来自于成人胶质母细胞瘤转化研究，其中GD2 CAR T 细胞的抗肿瘤作用受到较多关注。

4. 聚集超声调节CAR T细胞功能

CAR T细胞治疗最常见的并发症是细胞因子释放综合征，通常发生在初次给药后1-2周。CAR T细胞的大规模激活导致炎症细胞因子过度释放，随后出现低血压、发热、心动过速甚至多器官衰竭死亡。另外，脑内注入CAR T细胞也有神经毒性的风险。近年来聚焦超声（focused ultrasound，FUS）技术在肿瘤热疗、微气泡开放血脑屏障递送药物、神经调控和转基因表达等领域受到广泛关注。结合FUS技术可以在实体瘤局部高精度控制激活CAR T细胞；通过短脉冲产生的热量，可以高效激活热诱导报告基因（reporter gene）。在没有进一步聚集超声刺激时，CAR T细胞离开肿瘤部位逐渐失去CAR表达，CAR T细胞在非瘤区的靶向毒副作用低于标准CAR T细胞。

5. 增强CAR T细胞疗效的策略

CAR T细胞结合放化疗以及免疫治疗可提高CAR T细胞疗效。放化疗通常是实体瘤的标准治疗，理论上可以结合CAR T细胞疗法。放疗可以改变肿瘤微环境，提高CAR T细胞的功效。化疗也具有类似作用，通过上调肿瘤抗原和减少免疫抑制细胞，以增强CAR T细胞的疗效。免疫治疗也可以联合CAR T细胞治疗，如同时使用免疫检查点抑制剂或溶瘤病毒。

图2. 目前正在研究几种增强CAR T细胞功能的策略，包括增加细胞因子和趋化因子水平，诱导PD-1抗体释放或通过CRISPR/Cas9技术敲除PD-1和Lag3基因。此外，联合放化疗可导致肿瘤坏死或凋亡，从而增加肿瘤抗原的表达。免疫治疗，如免疫检查点抑制剂和溶瘤病毒，可以克服免疫抑制性肿瘤微环境，协同提高CAR T细胞转染效率。

研究结果

该研究结果指出：CAR T细胞疗法治疗实体瘤颇具前景。选择特定靶向肿瘤细胞而保护正常组织的肿瘤抗原尤为重要，从而使副作用最小。在针对各种实体瘤的临床试验中，CAR T细胞作为单一疗法效果甚微，很大程度上是由于免疫逃逸所致；而结合放化疗和其它免疫治疗有望克服免疫抑制性肿瘤微环境的限制，提高CAR T细胞的治疗疗效。

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