CAR-T細胞治療之選擇理想的靶點

在最新發表在《Nature Reviews Drug Discovery》綜述顯示，截止2019年3月，全球的CAR-T療法的臨床試驗高達568，中國的表現尤為突出，臨床試驗數量快速上升，已超過美國躍居全球第一[1]。作為新型腫瘤治療手段，國內外各大企業和科研機構早已紛紛布局，聞風而來的投資和研發管線更是層出不窮。本期我們就一起看看，在CAR-T療法中都有哪些備受關注和歡迎的靶點？
 

一、CAR-T療法的發展歷程

CAR-T細胞療法，即嵌合抗原受體T細胞療法，目前對惡性腫瘤特別是血液腫瘤有顯著的療效，被認為是人類最有可能戰勝癌癥的終極武器。CAR-T最早是由Eshhar等人在1989年提出，但最近幾年才被改良應用到臨床上的細胞療法。如下圖所示，經過不斷地技術創新，目前CAR-T已經發展到第五代。

圖1. CAR-T發展歷程

二、CAR-T療法靶點的分類

通過基因修飾改造的CAR-T細胞，就像導彈一樣能夠特異性識別、結合并清除帶有腫瘤抗原標志的腫瘤細胞。那CAR-T如何高效定位腫瘤細胞呢，靶點是腫瘤細胞能否被CAR-T細胞成功識別的關鍵，即我們所說的腫瘤抗原。理想的靶點既要保證CAR-T細胞特異性殺傷腫瘤細胞，又不傷害或極少傷害到正常細胞。以CD19為靶點的CAR-T細胞療法的成功，靶點的正確選擇起了決定性作用。如下圖為近20年來陸續被報道的靶點：

圖2. CAR-T靶點第一次被報道的時間軸[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是指只在腫瘤細胞表達，而正常組織細胞不表達的抗原，是CAR-T療法的最理想靶點。但這種只在腫瘤細胞表達的抗原非常稀少，也就限制了它在CAR-T中的應用。如常見的表皮生長因子受體EFGRvIII和前列腺特異性膜抗原PSMA等。

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

如下圖所示，是截止2019年3月份，統計的在臨床試驗注冊中的十大靶點分布，可見CD19依然是最受歡迎的靶點，位居第一。此外，研究最廣泛的靶點還有CD20、BCMA、HER2等。

 

圖3. CAR-T細胞的10大靶點分布[1]

根據腫瘤類型，所有靶點又可以分為兩大類：血液腫瘤和實體瘤靶點。如下表所示，分別是在血液瘤和實體瘤中的常見靶點：

表1 常見血液學腫瘤CAR-T靶點[3]

 

表2 常見實體腫瘤CAR-T靶點[3]

三、舉例CAR-T細胞治療研究常用靶點

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通過調節B細胞受體依賴和非依賴的信號來建立固有B細胞信號閾值，在抗原依賴的以及免疫球蛋白誘導的B細胞活化中起作用。因此，CD19對機體產生最佳免疫反應至關重要。在B細胞表面，CD19與CD21、CD81和CD225結合形成信號轉導復合體。CD19在大多數B細胞惡性腫瘤以及濾泡樹突狀細胞中均有表達。CD19抗原在腫瘤臨床研究中起著重要作用，以CD19為靶點治療B細胞惡性腫瘤的臨床應答率高達70%-90%。

 

2. BCMA

B細胞成熟抗原（BCMA），也被稱為腫瘤壞死因子受體超家族成員17（TNFRSF17），主要表達于終末分化的B細胞，與其配體BAFF和APRIL結合，介導漿細胞存活，維持長期體液免疫。BCMA在多種血液惡性腫瘤表達，如霍奇金和非霍奇金淋巴瘤，也在原發性腫瘤細胞和多發性骨髓瘤細胞系中也有表達。以BCMA為靶點CAR-T細胞療法在治療多發性骨髓瘤上已取得較好的療效，整體應答率在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, 最早在前列腺癌細胞中被發現，PSMA的表達隨著前列腺癌進展、轉移和復發而增加，在正常前列腺組織及其他組織中僅少量表達，在CRPC患者中顯著高表達。在前列腺癌的顯影診斷及治療中展現出良好的靶向性。

 

四、CAR-T面臨的挑戰

挑戰1.  腫瘤細胞逃逸現象

雖然CD19 CAR-T取得了巨大的成功，但治療后也發生了腫瘤逃逸，有緩解的患者在CD19靶點丟失后復發。如下為：CAR-T細胞治療中腫瘤逃逸機制（以CD19為例）

 

圖4. CAR-T細胞治療腫瘤逃逸機制[4]

1. 抗原突變

腫瘤細胞通過基因突變可以完全喪失CD19表達或改變CD19使CAR-T細胞不能再識別和結合目標。

 

2. 細胞譜系轉換

腫瘤細胞可以進行表型轉換成原本CD19陰性的細胞譜系以逃避CAR-T細胞。

 

3. 抗原表位封閉

腫瘤細胞表面的CAR結合封閉了自身的CD19，從而逃脫CAR-T識別。

 

那如何避免腫瘤逃逸呢？克服CAR-T治療過程中腫瘤逃逸，可以開發多靶點CAR-T。

1. 分別制備兩種CAR-T細胞，同時或依次回輸。

2. 制備同時攜帶兩種CAR的CAR-T細胞。

3. 用兩種CAR載體共轉染，產生三種CAR-T細胞（單CAR或雙CAR）

4. 制備兩種單抗的scFv串聯的CAR載體轉染細胞。

 

圖5. 多靶點CAR-T細胞開發策略[4]

挑戰2：實體瘤效果不佳

盡管CAR-T療法在血液腫瘤取得巨大成功，但在實體瘤的應用上仍面臨許多困難。主要表現在：

 

1. 抗原選擇

實體瘤腫瘤細胞具有高度異質性，針對單一靶點的CAR設計有困難。

 

2. CAR-T浸潤

受體配體匹配程度弱或腫瘤組織周圍結構屏障導致CAR-T細胞不足以浸潤到腫瘤病灶部位

 

3. 腫瘤微環境

實體腫瘤含有大量的免疫抑制性白細胞、檢查點分子和細胞因子抑制宿主抗腫瘤免疫。

 

解決辦法：

面對以上困難，可以從以下幾個方面突破：

 

1. 鑒定某一實體腫瘤細胞廣泛表達同質抗原，增強CAR-T細胞的特異靶向性。

2. 增強CAR-T細胞對腫瘤分泌因子的反應，使CAR-T細胞在腫瘤病灶部位局部增殖。

3. 調節腫瘤微環境，改造CAR-T使其分泌免疫調節分子，降低其對腫瘤抑制的敏感性[5]。

 

五、結 語

CAR-T細胞療法為眾多復發難治性腫瘤患者及其家庭帶來了希望，但如何避免腫瘤細胞逃逸，以及如何克服實體瘤效果不佳等難題上，仍然有一段路要走。根據國家癌癥中心發布的2019年中國最新癌癥數據，我國發病率最高的前10種癌癥均為實體瘤，幾乎占到全部癌癥的90%以上。因此，CAR-T實體瘤靶點的研發空間還非常巨大，任重道遠。相信隨著更多科研機構和企業的加入，CAR-T療法將會迎來了更加全新的發展階段，有望實現更多患者的治愈。

 

六、參考文獻：

[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