CAR-T細(xì)胞治療之選擇理想的靶點(diǎn)

在最新發(fā)表在《Nature Reviews Drug Discovery》綜述顯示，截止2019年3月，全球的CAR-T療法的臨床試驗(yàn)高達(dá)568，中國(guó)的表現(xiàn)尤為突出，臨床試驗(yàn)數(shù)量快速上升，已超過(guò)美國(guó)躍居全球第一[1]。作為新型腫瘤治療手段，國(guó)內(nèi)外各大企業(yè)和科研機(jī)構(gòu)早已紛紛布局，聞風(fēng)而來(lái)的投資和研發(fā)管線更是層出不窮。本期我們就一起看看，在CAR-T療法中都有哪些備受關(guān)注和歡迎的靶點(diǎn)？
 

一、CAR-T療法的發(fā)展歷程

CAR-T細(xì)胞療法，即嵌合抗原受體T細(xì)胞療法，目前對(duì)惡性腫瘤特別是血液腫瘤有顯著的療效，被認(rèn)為是人類最有可能戰(zhàn)勝癌癥的終極武器。CAR-T最早是由Eshhar等人在1989年提出，但最近幾年才被改良應(yīng)用到臨床上的細(xì)胞療法。如下圖所示，經(jīng)過(guò)不斷地技術(shù)創(chuàng)新，目前CAR-T已經(jīng)發(fā)展到第五代。

圖1. CAR-T發(fā)展歷程

二、CAR-T療法靶點(diǎn)的分類

通過(guò)基因修飾改造的CAR-T細(xì)胞，就像導(dǎo)彈一樣能夠特異性識(shí)別、結(jié)合并清除帶有腫瘤抗原標(biāo)志的腫瘤細(xì)胞。那CAR-T如何高效定位腫瘤細(xì)胞呢，靶點(diǎn)是腫瘤細(xì)胞能否被CAR-T細(xì)胞成功識(shí)別的關(guān)鍵，即我們所說(shuō)的腫瘤抗原。理想的靶點(diǎn)既要保證CAR-T細(xì)胞特異性殺傷腫瘤細(xì)胞，又不傷害或極少傷害到正常細(xì)胞。以CD19為靶點(diǎn)的CAR-T細(xì)胞療法的成功，靶點(diǎn)的正確選擇起了決定性作用。如下圖為近20年來(lái)陸續(xù)被報(bào)道的靶點(diǎn)：

圖2. CAR-T靶點(diǎn)第一次被報(bào)道的時(shí)間軸[2]

CAR-T的腫瘤抗原包括2大類：

1. 腫瘤特異性抗原（tumor-specific antigen，TSA）：TSA是指只在腫瘤細(xì)胞表達(dá)，而正常組織細(xì)胞不表達(dá)的抗原，是CAR-T療法的最理想靶點(diǎn)。但這種只在腫瘤細(xì)胞表達(dá)的抗原非常稀少，也就限制了它在CAR-T中的應(yīng)用。如常見(jiàn)的表皮生長(zhǎng)因子受體EFGRvIII和前列腺特異性膜抗原PSMA等。

2. 腫瘤相關(guān)抗原（tumor-associated antigen，TAA）：TAA是指在腫瘤細(xì)胞顯著高表達(dá)，正常組織低表達(dá)的抗原。目前大部分CAR-T研究是靶向TAA的，如包括CD19、CD20、CD22、CD30、CD33、BCMA等；參與生長(zhǎng)和分化信號(hào)的抗原，包括癌胚抗原（CEA）、表皮生長(zhǎng)因子受體（EGFR、HER2）、酪氨酸激酶受體（EPHA2）等；參與腫瘤血管生成的抗原，包括血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子（VEGF）、VEGF受體（VEGFR）等。盡管TAA在腫瘤細(xì)胞和正常組織細(xì)胞中的表達(dá)有很高的辨識(shí)度，但研究人員仍然需要密切關(guān)注CAR-T細(xì)胞治療過(guò)程中的非腫瘤靶向毒性。

如下圖所示，是截止2019年3月份，統(tǒng)計(jì)的在臨床試驗(yàn)注冊(cè)中的十大靶點(diǎn)分布，可見(jiàn)CD19依然是最受歡迎的靶點(diǎn)，位居第一。此外，研究最廣泛的靶點(diǎn)還有CD20、BCMA、HER2等。

 

圖3. CAR-T細(xì)胞的10大靶點(diǎn)分布[1]

根據(jù)腫瘤類型，所有靶點(diǎn)又可以分為兩大類：血液腫瘤和實(shí)體瘤靶點(diǎn)。如下表所示，分別是在血液瘤和實(shí)體瘤中的常見(jiàn)靶點(diǎn)：

表1 常見(jiàn)血液學(xué)腫瘤CAR-T靶點(diǎn)[3]

 

表2 常見(jiàn)實(shí)體腫瘤CAR-T靶點(diǎn)[3]

三、舉例CAR-T細(xì)胞治療研究常用靶點(diǎn)

1. CD19

人CD19抗原是一種95kD的I型跨膜蛋白，屬于免疫球蛋白超家族。CD19通過(guò)調(diào)節(jié)B細(xì)胞受體依賴和非依賴的信號(hào)來(lái)建立固有B細(xì)胞信號(hào)閾值，在抗原依賴的以及免疫球蛋白誘導(dǎo)的B細(xì)胞活化中起作用。因此，CD19對(duì)機(jī)體產(chǎn)生最佳免疫反應(yīng)至關(guān)重要。在B細(xì)胞表面，CD19與CD21、CD81和CD225結(jié)合形成信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)復(fù)合體。CD19在大多數(shù)B細(xì)胞惡性腫瘤以及濾泡樹(shù)突狀細(xì)胞中均有表達(dá)。CD19抗原在腫瘤臨床研究中起著重要作用，以CD19為靶點(diǎn)治療B細(xì)胞惡性腫瘤的臨床應(yīng)答率高達(dá)70%-90%。

 

2. BCMA

B細(xì)胞成熟抗原（BCMA），也被稱為腫瘤壞死因子受體超家族成員17（TNFRSF17），主要表達(dá)于終末分化的B細(xì)胞，與其配體BAFF和APRIL結(jié)合，介導(dǎo)漿細(xì)胞存活，維持長(zhǎng)期體液免疫。BCMA在多種血液惡性腫瘤表達(dá)，如霍奇金和非霍奇金淋巴瘤，也在原發(fā)性腫瘤細(xì)胞和多發(fā)性骨髓瘤細(xì)胞系中也有表達(dá)。以BCMA為靶點(diǎn)CAR-T細(xì)胞療法在治療多發(fā)性骨髓瘤上已取得較好的療效，整體應(yīng)答率在80%-90%。

 

3. PSMA

前列腺特異性膜抗原（PSMA）是一種具有谷氨酸羧肽酶活性的單通道II型跨膜蛋白, 最早在前列腺癌細(xì)胞中被發(fā)現(xiàn)，PSMA的表達(dá)隨著前列腺癌進(jìn)展、轉(zhuǎn)移和復(fù)發(fā)而增加，在正常前列腺組織及其他組織中僅少量表達(dá)，在CRPC患者中顯著高表達(dá)。在前列腺癌的顯影診斷及治療中展現(xiàn)出良好的靶向性。

 

四、CAR-T面臨的挑戰(zhàn)

挑戰(zhàn)1.  腫瘤細(xì)胞逃逸現(xiàn)象

雖然CD19 CAR-T取得了巨大的成功，但治療后也發(fā)生了腫瘤逃逸，有緩解的患者在CD19靶點(diǎn)丟失后復(fù)發(fā)。如下為：CAR-T細(xì)胞治療中腫瘤逃逸機(jī)制（以CD19為例）

 

圖4. CAR-T細(xì)胞治療腫瘤逃逸機(jī)制[4]

1. 抗原突變

腫瘤細(xì)胞通過(guò)基因突變可以完全喪失CD19表達(dá)或改變CD19使CAR-T細(xì)胞不能再識(shí)別和結(jié)合目標(biāo)。

 

2. 細(xì)胞譜系轉(zhuǎn)換

腫瘤細(xì)胞可以進(jìn)行表型轉(zhuǎn)換成原本CD19陰性的細(xì)胞譜系以逃避CAR-T細(xì)胞。

 

3. 抗原表位封閉

腫瘤細(xì)胞表面的CAR結(jié)合封閉了自身的CD19，從而逃脫CAR-T識(shí)別。

 

那如何避免腫瘤逃逸呢？克服CAR-T治療過(guò)程中腫瘤逃逸，可以開(kāi)發(fā)多靶點(diǎn)CAR-T。

1. 分別制備兩種CAR-T細(xì)胞，同時(shí)或依次回輸。

2. 制備同時(shí)攜帶兩種CAR的CAR-T細(xì)胞。

3. 用兩種CAR載體共轉(zhuǎn)染，產(chǎn)生三種CAR-T細(xì)胞（單CAR或雙CAR）

4. 制備兩種單抗的scFv串聯(lián)的CAR載體轉(zhuǎn)染細(xì)胞。

 

圖5. 多靶點(diǎn)CAR-T細(xì)胞開(kāi)發(fā)策略[4]

挑戰(zhàn)2：實(shí)體瘤效果不佳

盡管CAR-T療法在血液腫瘤取得巨大成功，但在實(shí)體瘤的應(yīng)用上仍面臨許多困難。主要表現(xiàn)在：

 

1. 抗原選擇

實(shí)體瘤腫瘤細(xì)胞具有高度異質(zhì)性，針對(duì)單一靶點(diǎn)的CAR設(shè)計(jì)有困難。

 

2. CAR-T浸潤(rùn)

受體配體匹配程度弱或腫瘤組織周圍結(jié)構(gòu)屏障導(dǎo)致CAR-T細(xì)胞不足以浸潤(rùn)到腫瘤病灶部位

 

3. 腫瘤微環(huán)境

實(shí)體腫瘤含有大量的免疫抑制性白細(xì)胞、檢查點(diǎn)分子和細(xì)胞因子抑制宿主抗腫瘤免疫。

 

解決辦法：

面對(duì)以上困難，可以從以下幾個(gè)方面突破：

 

1. 鑒定某一實(shí)體腫瘤細(xì)胞廣泛表達(dá)同質(zhì)抗原，增強(qiáng)CAR-T細(xì)胞的特異靶向性。

2. 增強(qiáng)CAR-T細(xì)胞對(duì)腫瘤分泌因子的反應(yīng)，使CAR-T細(xì)胞在腫瘤病灶部位局部增殖。

3. 調(diào)節(jié)腫瘤微環(huán)境，改造CAR-T使其分泌免疫調(diào)節(jié)分子，降低其對(duì)腫瘤抑制的敏感性[5]。

 

五、結(jié) 語(yǔ)

CAR-T細(xì)胞療法為眾多復(fù)發(fā)難治性腫瘤患者及其家庭帶來(lái)了希望，但如何避免腫瘤細(xì)胞逃逸，以及如何克服實(shí)體瘤效果不佳等難題上，仍然有一段路要走。根據(jù)國(guó)家癌癥中心發(fā)布的2019年中國(guó)最新癌癥數(shù)據(jù)，我國(guó)發(fā)病率最高的前10種癌癥均為實(shí)體瘤，幾乎占到全部癌癥的90%以上。因此，CAR-T實(shí)體瘤靶點(diǎn)的研發(fā)空間還非常巨大，任重道遠(yuǎn)。相信隨著更多科研機(jī)構(gòu)和企業(yè)的加入，CAR-T療法將會(huì)迎來(lái)了更加全新的發(fā)展階段，有望實(shí)現(xiàn)更多患者的治愈。

 

六、參考文獻(xiàn)：

[1]Yu JX, Hubbard-Lucey VM & Tang J. The global pipeline of cell therapies for cancer. Nat. Rev. Drug Discov. 2019, doi: 10.1038/d41573-019-00090-z

[2]Arabi F, Torabi-Rahvar M, Shariati A. Antigenic targets of CAR T Cell Therapy. A retrospective view on clinical trials. Exp Cell Res. 2018, 369(1):1-10

[3]   https://www.creativebiomart.net/Targets-of-CAR-T-Cell-Therapy.htm

[4]   Shah NN, Maatman T, Hari P, Johnson B. Multi Targeted CAR-T Cell Therapies for B-Cell Malignancies. Front Oncol. 2019. 9:146.

[5]   Filley AC, Henriquez M, Dey M. CAR-T Immunotherapy: Development, Success, and Translation to Malignant Gliomas and Other Solid Tumors. Front Oncol. 2018, 8:453