2021-08-16
在過去的幾十年中，基因改造的CAR-T細胞取得了令人興奮的成就。特定CAR的添加使T細胞能夠以MHC獨立的方式鑒定特定腫瘤細胞。第四代CAR可以釋放轉基因產物，并具有增強的增殖能力和抗腫瘤功效。通過過繼輸注CAR-T細胞消除惡性血液病已取得顯著成果，特別是在實現B細胞淋巴瘤和白血球持續性疾病消退方面。FDA隨后批準了兩種針對B細胞腫瘤抗原的CD19 CAR-T細胞產品，以對抗復發或難治性B細胞惡性腫瘤，掀起了CAR-T細胞研究的高潮。這些成就刺激了進一步應用CAR T細胞療法對抗實體瘤的探索，并啟動了許多臨床前或臨床研究來評估CAR-T細胞的作用。然而，CAR-T細胞治療實體瘤的當前結果仍然不能令人滿意。
在腫瘤細胞上選擇合適的靶點非常關鍵，不僅會影響CAR-T細胞對腫瘤細胞的準確識別和清除，還會影響腫瘤的安全性治療。由于某些靶標的正常組織也可能表達非特異性的腫瘤抗原，因此有可能受到靶標和腫瘤外毒性對正常組織的損害。為了提高安全性并減少脫靶毒性，許多注意力集中在優化具有改善的腫瘤抗原選擇性和特異性的CAR構建體上。
一種提高特異性的方法是設計雙特異性CAR-T細胞 ，其信號通路分別連接至共刺激信號和激活信號。只有當CAR-T細胞同時遇到兩種在腫瘤上表達的抗原時，T細胞才能被激活以產生強大的作用。
同樣，還研究了提高控制CAR-T細胞在特定條件下打開或關閉它們的能力。 開關CAR-T細胞被設計為僅在可誘導外來分子存在的條件下才有條件激活的策略準確控制CAR T細胞的活化。通過將CAR的關鍵識別和激活信號劃分為不同的模塊才能實現這種效果，這些模塊只能與異二聚化小分子的應用相結合。使用由葉酸和氟樹脂異硫氰酸酯（葉酸-FITC）組成的雙功能小分子“開關”，CAR-T細胞可以特異性地識別過度表達葉酸受體的腫瘤細胞。
隨后，一些研究提出了另一種抑制T細胞功能的方法，如果該毒性反應是通過工程自殺基因或使用抗體介導的殺傷而發生的，也稱為非開關CAR-T細胞。一些研究已經致力于修飾CAR-T細胞以過表達促進炎癥的細胞因子，例如IL-12，IL-15和IL-18，這些細胞被稱為鎧裝CAR-T細胞。 與全身性注射刺激分子引起的毒性相反，這種方法可以安全地調節局部微環境。確認工程改造的T細胞分泌IL-12可誘導卵巢癌的增殖能力，生存能力和細胞毒性增加，以及對細胞凋亡和PD-L1誘導的功能抑制的抵抗力。在白血病模型中，還發現表達IL-15的抗CD19 CAR-T細胞達到持久性并誘導持續緩解，其機制可能與記憶細胞亞群的形成有關。同樣，在神經母細胞瘤轉移模型中，用IL-15優化GD2 CAR-T細胞可提高抗腫瘤能力。此外，有關分泌IL-18的CAR T細胞的相關研究表明，這些細胞具有增強的增殖和浸潤能力，并且可以募集內源性免疫細胞來調節TME 。
還需要考慮其他將CAR-T細胞與抑制性分子隔離的策略，例如阻斷CAR-T細胞和TME中的免疫抑制信號。 由于TGF-β信號傳導是重要的抑制途徑，因此促進抗腫瘤反應的可行替代方法是阻斷TGF-β信號傳導。一組發現，在臨床前前列腺癌模型中，TGF-β顯性負性受體（DNR）可以有效地保護CAR T細胞免受免疫抑制細胞因子的干擾，從而抑制信號轉導。或者，用受體工程改造的CAR T細胞將TGF-β信號轉化為4-1BB或IL-12刺激信號，發揮強大的抗腫瘤作用，并對免疫抑制信號產生抗性。另一小組還發現，TGF-βCAR T細胞具有增強的細胞毒性和增強的抗腫瘤免疫功能，可以保護相鄰的免疫細胞免受TGF-β介導的免疫抑制作用。
同樣，對胰腺癌模型的研究表明，表達倒置細胞因子受體的CAR T細胞可以促進T細胞存活。IL-4的細胞外部分 融合受體和IL-7受體的細胞內片段，將免疫抑制細胞因子信號轉化為激活信號。誘導內源性抗腫瘤免疫反應和增強共刺激信號的方法也已被探索[56]。另外，諸如營養缺乏，低pH值和低氧等代謝紊亂是TME的另一個特征，而代謝競爭進一步限制了CAR-T細胞的活性。改革CART細胞的代謝途徑可能是另一種策略。例如，在低氧條件下，可以穩定表達轉錄因子低氧誘導因子1-α（HIF-1α）。通過修飾CAR T細胞表達HIF-1α，這些細胞具有抗缺氧的能力，從而導致CAR表達增加和溶瘤作用改善抗腫瘤作用。
最近的研究集中在使用基因沉默技術，例如CRISPR / Cas9或短發夾RNA（shRNA），直接敲除CAR T細胞中編碼抑制性受體PD-1的基因。例如，一組通過CRISPR/Cas9使抗CD19 CAR T細胞中的PD-1沉默，并在PD-L1陽性腫瘤模型中顯示出挽救的T細胞活性和提高的抗腫瘤功效。MSLN CAR T細胞沉默PD-1基因導致內源性PD-1水平下調，T細胞擴增增強和腫瘤細胞裂解。
修飾CAR T細胞以表達轉換受體似乎是克服免疫檢查點或抑制分子的一種有吸引力的策略，這可以將抑制信號轉換為刺激信號。通過將免疫抑制信號的胞外區域與激活的細胞內結構域融合來創建PD-1開關受體，并將PD-L1信號轉化為刺激信號，從而抵抗T細胞功能障礙并促進腫瘤消退。還已經探索了改造具有顯性負PD-1受體的CAR T細胞的嘗試。由于缺乏跨膜區段和細胞內信號轉導結構域，具有DNR的T細胞具有與內源性細胞受體競爭結合PD-1的能力，但不能轉導抑制性信號。此外，已經證明可以釋放PD-1 bloking抗體的工程CAR T細胞可以增強CAR T細胞的抗腫瘤作用。
盡管血液系統惡性腫瘤的緩解率很高，但患者在CAR T細胞治療后仍缺乏持續緩解，最終會出現疾病復發。CAR-T細胞的功能與患者的臨床結局密切相關，并且這些細胞在體內的激活，殺傷功能和持久性是受多種因素（例如腫瘤因素，T細胞因素和個體）影響的動態過程。因素。每個方面都可能影響CAR T細胞的應用，因此僅通過單調的方法似乎不足以解決這些復雜的因素。除了直接對T細胞進行遺傳修飾外，還應探索克服CAR-T細胞擴增不足并增強體內持久性的替代策略。通過直接增強T細胞的功能或通過募集內源性免疫細胞以及重塑TME，組合疫苗，生物材料和溶瘤病毒的最新進展具有實現預期結果的良好應用前景。
通過特異性誘導T細胞攻擊腫瘤，治療性癌癥疫苗已成為癌癥治療中的關鍵突破。一些研究發現，雙特異性T細胞表達針對腫瘤的CAR和針對強免疫原（例如流感病毒）的內源性T細胞受體（TCR），它們在用免疫原疫苗免疫后顯示出強大的擴增能力和抗腫瘤活性。
CAR-T細胞療法結合生物材料
直接修飾CAR T細胞表達支持因子時存在一些缺點，例如操作復雜和不可控制的全身毒性。因此，迫切需要開發新的策略，而生物材料提供了潛在的補充途徑。越來越多的研究人員正在不斷探索一些基于納米醫學的方法，以改善過繼注入的T細胞的功能。
合成的納米顆粒可以設計成通過化學偶聯的抗體或與靶細胞表面受體結合的配體將更大的基因貨物或藥物引導至體內靶細胞亞群。一些研究探索了脂質體在ACT中傳遞刺激分子的潛力。等用細胞因子或細胞特異性抗體修飾的聚乙二醇化脂質體轉移貨物并模擬T細胞擴增，并觀察到體內T細胞的成功標記和顯著擴增。最近，還開發了背包納米顆粒以自分泌方式將支持藥物與免疫細胞連接并增強細胞功能。蛋白質納米凝膠是另一種生物材料，可以攜帶治療物質并根據抗原識別釋放貨物。李堂等應用蛋白納米凝膠將IL-15超級激動劑轉運至TME，并觀察到EGFR CAR-T細胞的效力顯著提高，并改善了荷瘤小鼠的存活率。此外，納米顆粒已經突破了長期體外制備CAR-T細胞的障礙。一組利用DNA納米載體轉移識別白血病細胞的CAR基因的研究人員發現，循環中的T細胞可以快速，準確地重新編程為原位抗原特異性T細胞，并達到相同的效果。
CAR-T細胞療法與溶瘤病毒的結合
作為一種選擇性感染腫瘤細胞的病毒，溶瘤病毒不僅直接裂解細胞，而且還通過募集免疫細胞并釋放促炎分子來誘導內源性抗腫瘤免疫。此外，溶瘤病毒也可以修飾為平臺形式以運送貨物。因此，溶瘤病毒的聯合治療是恢復腫瘤免疫抑制和增強CAR T細胞功能的一種有前途的聯合策略，尤其是使用溶瘤病毒將治療藥物或基因轉運到TME。
CAR-T細 胞 療法仍然是癌癥治療的潛在策略。 然而，迄今為止在實體瘤的治療中還沒有取得成功。 實體腫瘤帶來的挑戰，包括缺乏特異性腫瘤靶標，異質抗原表達，有限的浸潤和抑制性TME，是阻礙CAR-T細胞療法成功的主要因素。 各種精確和可控的方案是目前正在修改CAR結構。 而且，臨床前模型中的組合治療策略已經成功，表明了轉化為臨床應用的潛力，并且將來需要更多的臨床研究來評估組合療法的效果。
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