CAR-T療法的安全性深度分析
導語：前面幾期欄目我們給大家介紹了CAR-T這一新型細胞療法的基本原理及發(fā)展歷程，一方面是為了讓讀者更準確全面地認識CAR-T，同時也期待借此把握以CAR-T為代表的新型細胞療法及其臨床轉(zhuǎn)化應用在國內(nèi)外的發(fā)展脈絡，逐步勾勒出CAR-T免疫療法的發(fā)展圖景。領略了CAR-T神奇多彩的一面，內(nèi)心是不是有點小激動呢？不過呢，今天我們要改變一下畫風，來聊一聊CAR-T的另一個略為沉重的話題——副作用，即安全性問題。
隨著全球范圍內(nèi)眾多臨床實驗的開展，雖說CAR-T在血液腫瘤乃至某些實體瘤上的成功和不俗表現(xiàn)大家都早已耳熟能詳，已經(jīng)不再是什么新鮮的事情；但是緣于眾多學者、醫(yī)生、患者、投資人的持續(xù)關注和大量資本的加入運作，CAR-T免疫療法已迅速成為生物醫(yī)藥領域炙手可熱的開發(fā)熱點甚至重點突破方向，關于CAR-T的 “技術帖”、科普文也都如雨后春筍般大量出現(xiàn)，借助信息時代便捷的傳播途徑，關于CAR-T的知識已經(jīng)能夠快速、方便、廣泛地被人們獲取和掌握，以至于已經(jīng)出現(xiàn)這樣一種趨勢：一談細胞療法，必提CAR-T。
然而，就與人的做事準則一樣，越是熱情高漲的時候往往就越需要保持清醒的頭腦，尤其是在今年8月31日，諾華CAR-T產(chǎn)品 Kymriah獲得FDA批準上市的消息一經(jīng)放出，期待已久的人們頓時歡欣鼓舞，喜大普奔。誠然，這是一個里程碑式的重大事件，標志著一款真正意義上的治療性CAR-T產(chǎn)品正式上市銷售，造�；颊撸ūM管47.5萬美金的價格也著實讓人一身冷汗，小編更是忍不住掂掂自己的錢袋夠不夠重~），這絕對是CAR-T短短幾年的發(fā)展史上值得濃墨重彩的一筆。但是，熱潮的背后，我們也要清醒地意識到這一新興抗癌神器在應用的時候仍然存在著一些不可忽視的風險！
典型的例子便是9月3日，也就是 Kymriah 獲批上市之后的第4天，Cellectis公司在研的通用型CAR-T產(chǎn)品UCART123在治療時出現(xiàn)1例患者死亡的事件，隨即被FDA暫停臨床試驗！這一突如其來的消息無疑是潑在對CAR-T滿懷熱情的人們頭上的一盆冷水，使人們更清醒的認識到了CAR-T療法還存在安全方面的考量。事實上，JUNO、Kite和Cellectis在針對不同類型腫瘤患者的臨床治療上都先后出現(xiàn)過患者死亡的案例，因此，本期文章我們且不介紹CAR-T技術性的問題和知識，而是結合CAR-T在臨床治療中普遍出現(xiàn)的安全性問題做一推介，通過整合業(yè)內(nèi)專家的觀點，使讀者明白這一領域大家最關心的是什么問題，問題從何而來？解決的思路是什么？畢竟，發(fā)現(xiàn)問題，提出問題，就是為了未來更好地解決問題。
CAR-T應用方面人們最為關注的點：首推安全性問題！
據(jù)稱，F(xiàn)DA在推薦和批準CAR-T臨床應用時首先考慮因素并非大多數(shù)人認為的有效性問題，而是安全性問題�？梢姲踩詫τ谝环NCAR-T產(chǎn)品的重要性，甚至是其最應具備的質(zhì)量保證。目前，比較公認的影響CAR-T安全性問題的因素主要有三個：
首先是細胞因子釋放綜合癥（CRS）——也稱細胞因子風暴；
其次是脫靶效應，即on-target/off-tumor效應；
最后是神經(jīng)毒性。
本文中，小編將圍繞這三個風險因子來跟大家談談CAR-T的安全性問題。
一、頭號風險——細胞因子風暴（CRS）
說到CAR-T安全性，細胞因子風暴是CAR-T 技術在臨床應用中的難以避免的頭號風險。
由來：CAR-T技術的關鍵之處在于具備識別靶細胞表面抗原能力的嵌合抗原受體（chimeric antigen receptor, CAR），T細胞利用CAR受體結合到靶細胞表面上的分子，而這種結合觸發(fā)T細胞內(nèi)部信號產(chǎn)生，強效地激活T細胞使它們快速摧毀靶細胞。而在這一過程中，CAR-T細胞大量擴增，并釋放大量的細胞因子，所以CRS的反應不但是CAR-T治療時的副作用，也是CAR-T治療腫瘤的療效的臨床表現(xiàn)。事實上，CAR-T誘發(fā)CRS是不可避免的，臨床上需要密切觀察，及時應對，減低對患者的安全威脅。
圖1：CRS發(fā)生時，大量炎性細胞因子在短時間內(nèi)釋放（圖片來自網(wǎng)絡）
臨床案例：根據(jù)公開報道稱，CAR-T目前的致死事件主要還是CRS。血液腫瘤的CAR-T，無論是針對CD19、CD20還是CD123，從目前的臨床試驗結果看基本上都會導致一部分患者CRS的發(fā)生，這是其治療的原理和部位決定的。之前JUNO公司JCAR015導致的患者死亡是因為癌細胞進入神經(jīng)中樞系統(tǒng)，CAR-T細胞在炎癥條件下也可以通過血腦屏障后與當?shù)氐陌┘毎磻鹁植緾RS，導致病人腦水腫死亡。而此次Cellectis公司的患者死亡原因推測也是嚴重CRS導致的，但CRS爆發(fā)的原因，特別是快速進展的原因仍是未解之謎，
推測除了是由于CAR-T細胞被強烈激活和快速擴增外，還存在著其它的致病機制。尋找CRS的主要病因并對癥下藥，已成為克服CAR-T應用安全性需要迫切解決的一大問題。
解決方案：現(xiàn)在看來，在細胞免疫治療的過程中細胞因子的釋放是不可避免的，但是是否有方法或手段能夠減少細胞因子的釋放，或者說減弱細胞因子風暴的強度呢？目前，臨床上的解決方案不多，
①常規(guī)的注射IL-6中和性抗體；
②控制CAR-T細胞的輸注量也是行之有效的辦法；
③也有研究人員提出，在各種免疫療法中，尋找到腫瘤殺傷效果更突出、作用更持久的免疫細胞，有可能會減弱細胞因子風暴的強度，緩解患者免疫細胞回輸后發(fā)熱、發(fā)燒的癥狀。然而怎樣篩選到這樣一些作戰(zhàn)能力強、作戰(zhàn)力持久的免疫細胞卻又是擺在研究人員面前的另外一道難題了。
二、致命副作用——脫靶效應（on-target/off-tumor）
CAR-T治療過程中，除了作為頭號風險的細胞因子風暴，脫靶（on-target/off-tumor）效應也是CAR-T治療過程中致命的副作用。
由來：由于CAR-T抗原的靶向性非常強，無法區(qū)分表達相應抗原的腫瘤細胞和正常細胞，因此針對表達相應抗原的腫瘤細胞和正常細胞，都具有攻擊性。也正因此，與傳統(tǒng)抗體藥物相比，其on-target/off-tumor毒性會導致更為嚴重的毒副作用。因此，這也要求CAR-T治療的靶點選取需要尋找更為嚴格的腫瘤特異性抗原作為靶點。
圖2：CAR-T細胞不識別腫瘤細胞上的抗原，轉(zhuǎn)而識別正常細胞抗原，造成脫靶效應
臨床案例：但要找到如此強特異性靶點仍然困難重重，可能性也不大，目前臨床上所采用的大部分靶點仍然存在on-target/off-tumor效應的風險。理想情況下的靶點抗原是特異性地僅存在于腫瘤細胞上，但實際上很多CAR-T細胞的靶點在正常組織細胞上也有表達，從而導致正常細胞也會受到CAR-T細胞的攻擊而損傷，嚴重時可導致病人死亡。例如針對CD19的CAR-T細胞治療，會導致B細胞發(fā)育不良，靶向Her-2的CAR-T細胞治療以及靶向MAGE-A3的TCR-T，都能導致腫瘤部位以外的其他組織或器官遭受攻擊，如心肺系統(tǒng)毒性。
解決方案：①考慮到on-target/off-tumor效應副作用的不可預知性，目前已有嘗試在CAR-T細胞中加入“自殺基因”（或“分子開關”）來做到可控凋亡，即令其表達一個可通過外源物質(zhì)誘導的細胞死亡信號。例如單純皰疹病毒胸苷激酶（HSV-TK）可使細胞在接受更昔洛韋治療誘導下死亡。
②另一個解決的思路是設計雙特異性CAR分子，該種雙特異性CAR在T細胞活性被刺激之前需要存在兩種腫瘤抗原或存在一種腫瘤抗原，而不存在健康細胞抗原，以此來減少脫靶效應。這種方法已初步表明能夠改善前列腺癌臨床前模型治療的特異性，而且Juno表示在過去幾年中一直在開發(fā)雙特異性技術。
其次是，神經(jīng)毒性
神經(jīng)系統(tǒng)毒性的發(fā)生率比前兩者相對低很多。
由來：其產(chǎn)生的原因有多種，包括患者腦白導致的腦部CRS、CAR-T在腦脊液中的異常擴增等，這些因素會導致患者出現(xiàn)強烈的治療副作用，包括意識混亂、失語癥、反應遲鈍、肌陣攣、癲癇等，在大多數(shù)案例中該毒性是可控的，但嚴重時可引起腦水腫，導致病人死亡。
圖3：CAR-T細胞進入神經(jīng)系統(tǒng)，誘發(fā)劇烈炎癥，引起神經(jīng)毒性（圖片來自網(wǎng)絡）
解決方案：目前臨床上的應對措施主要是將腦白排除后再進行CAR-T輸注。如果發(fā)生神經(jīng)系統(tǒng)毒性，首選采用激素處理，因為單抗類藥物無法快速穿過血腦屏障。
總而言之，細胞因子風暴、脫靶效應以及神經(jīng)毒性是CAR-T療法在應用過程中最為常見也最為棘手的安全性問題，是解決CAR-T療法安全性必須逾越的“三座大山”。盡管還有其他需要考慮的因素，例如異體T細胞移植過程中伴隨的移植物抗宿主病（GvHD）風險，但是GvHD發(fā)生的風險極低，目前仍未有臨床證據(jù)顯示CAR-T治療中出現(xiàn)明顯的GvHD癥狀，因此，GvHD尚不足以成為影響CAR-T安全性的關鍵因素，但也不可掉以輕心，未來隨著通用型CAR-T領域的技術突破，這一問題或許也會變成CAR-T安全性所要考慮的重要方向之一。但無論是哪一方向的問題，相信都會在世界范圍內(nèi)眾多科研人員和醫(yī)務人員的不懈努力下逐一得到解決。必須看到，基因編輯技術、干細胞技術也正在迅速崛起并已在眾多領域大放異彩，CAR-T技術與基因編輯技術、干細胞技術甚至免疫檢查點阻斷技術的融合交匯正在成為可能，這種技術交叉也正在為以上問題的解決提供全新的思路和眾多的可能性！
今天的話題就到此結束了，更多精彩內(nèi)容，別忘了繼續(xù)關注我們后期的欄目哦！
參考資料：
1.http://mp.weixin.qq.com/s/wV5CxjWnvDDG0ybSnyhLzQ
2.Chimeric Antigen Receptor– and TCR-Modified T Cells Enter Main Street and Wall Street
3.https://www.researchgate.net/publication/312663363_An_oxygen_sensitive_self-decision_making_engineered_CAR_T-cell
4. http://ir.bellicum.com/phoenix.zhtml?c=253830&p=irol-newsArticle&ID=2259637
5.http://www.businesswire.com/news/home/20170122005187/en/Cellectis-Studies-Safety-CAR-Architecture-Controlling-CAR
6.http://www.herosbio.com/news_view.asp?newsid=222
隨著全球范圍內(nèi)眾多臨床實驗的開展，雖說CAR-T在血液腫瘤乃至某些實體瘤上的成功和不俗表現(xiàn)大家都早已耳熟能詳，已經(jīng)不再是什么新鮮的事情；但是緣于眾多學者、醫(yī)生、患者、投資人的持續(xù)關注和大量資本的加入運作，CAR-T免疫療法已迅速成為生物醫(yī)藥領域炙手可熱的開發(fā)熱點甚至重點突破方向，關于CAR-T的 “技術帖”、科普文也都如雨后春筍般大量出現(xiàn)，借助信息時代便捷的傳播途徑，關于CAR-T的知識已經(jīng)能夠快速、方便、廣泛地被人們獲取和掌握，以至于已經(jīng)出現(xiàn)這樣一種趨勢：一談細胞療法，必提CAR-T。
然而，就與人的做事準則一樣，越是熱情高漲的時候往往就越需要保持清醒的頭腦，尤其是在今年8月31日，諾華CAR-T產(chǎn)品 Kymriah獲得FDA批準上市的消息一經(jīng)放出，期待已久的人們頓時歡欣鼓舞，喜大普奔。誠然，這是一個里程碑式的重大事件，標志著一款真正意義上的治療性CAR-T產(chǎn)品正式上市銷售，造�；颊撸ūM管47.5萬美金的價格也著實讓人一身冷汗，小編更是忍不住掂掂自己的錢袋夠不夠重~），這絕對是CAR-T短短幾年的發(fā)展史上值得濃墨重彩的一筆。但是，熱潮的背后，我們也要清醒地意識到這一新興抗癌神器在應用的時候仍然存在著一些不可忽視的風險！
典型的例子便是9月3日，也就是 Kymriah 獲批上市之后的第4天，Cellectis公司在研的通用型CAR-T產(chǎn)品UCART123在治療時出現(xiàn)1例患者死亡的事件，隨即被FDA暫停臨床試驗！這一突如其來的消息無疑是潑在對CAR-T滿懷熱情的人們頭上的一盆冷水，使人們更清醒的認識到了CAR-T療法還存在安全方面的考量。事實上，JUNO、Kite和Cellectis在針對不同類型腫瘤患者的臨床治療上都先后出現(xiàn)過患者死亡的案例，因此，本期文章我們且不介紹CAR-T技術性的問題和知識，而是結合CAR-T在臨床治療中普遍出現(xiàn)的安全性問題做一推介，通過整合業(yè)內(nèi)專家的觀點，使讀者明白這一領域大家最關心的是什么問題，問題從何而來？解決的思路是什么？畢竟，發(fā)現(xiàn)問題，提出問題，就是為了未來更好地解決問題。
CAR-T應用方面人們最為關注的點：首推安全性問題！
據(jù)稱，F(xiàn)DA在推薦和批準CAR-T臨床應用時首先考慮因素并非大多數(shù)人認為的有效性問題，而是安全性問題�？梢姲踩詫τ谝环NCAR-T產(chǎn)品的重要性，甚至是其最應具備的質(zhì)量保證。目前，比較公認的影響CAR-T安全性問題的因素主要有三個：
首先是細胞因子釋放綜合癥（CRS）——也稱細胞因子風暴；
其次是脫靶效應，即on-target/off-tumor效應；
最后是神經(jīng)毒性。
本文中，小編將圍繞這三個風險因子來跟大家談談CAR-T的安全性問題。
一、頭號風險——細胞因子風暴（CRS）
說到CAR-T安全性，細胞因子風暴是CAR-T 技術在臨床應用中的難以避免的頭號風險。
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圖1：CRS發(fā)生時，大量炎性細胞因子在短時間內(nèi)釋放（圖片來自網(wǎng)絡）
臨床案例：根據(jù)公開報道稱，CAR-T目前的致死事件主要還是CRS。血液腫瘤的CAR-T，無論是針對CD19、CD20還是CD123，從目前的臨床試驗結果看基本上都會導致一部分患者CRS的發(fā)生，這是其治療的原理和部位決定的。之前JUNO公司JCAR015導致的患者死亡是因為癌細胞進入神經(jīng)中樞系統(tǒng)，CAR-T細胞在炎癥條件下也可以通過血腦屏障后與當?shù)氐陌┘毎磻鹁植緾RS，導致病人腦水腫死亡。而此次Cellectis公司的患者死亡原因推測也是嚴重CRS導致的，但CRS爆發(fā)的原因，特別是快速進展的原因仍是未解之謎，
推測除了是由于CAR-T細胞被強烈激活和快速擴增外，還存在著其它的致病機制。尋找CRS的主要病因并對癥下藥，已成為克服CAR-T應用安全性需要迫切解決的一大問題。
解決方案：現(xiàn)在看來，在細胞免疫治療的過程中細胞因子的釋放是不可避免的，但是是否有方法或手段能夠減少細胞因子的釋放，或者說減弱細胞因子風暴的強度呢？目前，臨床上的解決方案不多，
①常規(guī)的注射IL-6中和性抗體；
②控制CAR-T細胞的輸注量也是行之有效的辦法；
③也有研究人員提出，在各種免疫療法中，尋找到腫瘤殺傷效果更突出、作用更持久的免疫細胞，有可能會減弱細胞因子風暴的強度，緩解患者免疫細胞回輸后發(fā)熱、發(fā)燒的癥狀。然而怎樣篩選到這樣一些作戰(zhàn)能力強、作戰(zhàn)力持久的免疫細胞卻又是擺在研究人員面前的另外一道難題了。
二、致命副作用——脫靶效應（on-target/off-tumor）
CAR-T治療過程中，除了作為頭號風險的細胞因子風暴，脫靶（on-target/off-tumor）效應也是CAR-T治療過程中致命的副作用。
由來：由于CAR-T抗原的靶向性非常強，無法區(qū)分表達相應抗原的腫瘤細胞和正常細胞，因此針對表達相應抗原的腫瘤細胞和正常細胞，都具有攻擊性。也正因此，與傳統(tǒng)抗體藥物相比，其on-target/off-tumor毒性會導致更為嚴重的毒副作用。因此，這也要求CAR-T治療的靶點選取需要尋找更為嚴格的腫瘤特異性抗原作為靶點。圖2：CAR-T細胞不識別腫瘤細胞上的抗原，轉(zhuǎn)而識別正常細胞抗原，造成脫靶效應
臨床案例：但要找到如此強特異性靶點仍然困難重重，可能性也不大，目前臨床上所采用的大部分靶點仍然存在on-target/off-tumor效應的風險。理想情況下的靶點抗原是特異性地僅存在于腫瘤細胞上，但實際上很多CAR-T細胞的靶點在正常組織細胞上也有表達，從而導致正常細胞也會受到CAR-T細胞的攻擊而損傷，嚴重時可導致病人死亡。例如針對CD19的CAR-T細胞治療，會導致B細胞發(fā)育不良，靶向Her-2的CAR-T細胞治療以及靶向MAGE-A3的TCR-T，都能導致腫瘤部位以外的其他組織或器官遭受攻擊，如心肺系統(tǒng)毒性。
解決方案：①考慮到on-target/off-tumor效應副作用的不可預知性，目前已有嘗試在CAR-T細胞中加入“自殺基因”（或“分子開關”）來做到可控凋亡，即令其表達一個可通過外源物質(zhì)誘導的細胞死亡信號。例如單純皰疹病毒胸苷激酶（HSV-TK）可使細胞在接受更昔洛韋治療誘導下死亡。
②另一個解決的思路是設計雙特異性CAR分子，該種雙特異性CAR在T細胞活性被刺激之前需要存在兩種腫瘤抗原或存在一種腫瘤抗原，而不存在健康細胞抗原，以此來減少脫靶效應。這種方法已初步表明能夠改善前列腺癌臨床前模型治療的特異性，而且Juno表示在過去幾年中一直在開發(fā)雙特異性技術。
其次是，神經(jīng)毒性
神經(jīng)系統(tǒng)毒性的發(fā)生率比前兩者相對低很多。
由來：其產(chǎn)生的原因有多種，包括患者腦白導致的腦部CRS、CAR-T在腦脊液中的異常擴增等，這些因素會導致患者出現(xiàn)強烈的治療副作用，包括意識混亂、失語癥、反應遲鈍、肌陣攣、癲癇等，在大多數(shù)案例中該毒性是可控的，但嚴重時可引起腦水腫，導致病人死亡。
圖3：CAR-T細胞進入神經(jīng)系統(tǒng)，誘發(fā)劇烈炎癥，引起神經(jīng)毒性（圖片來自網(wǎng)絡）
解決方案：目前臨床上的應對措施主要是將腦白排除后再進行CAR-T輸注。如果發(fā)生神經(jīng)系統(tǒng)毒性，首選采用激素處理，因為單抗類藥物無法快速穿過血腦屏障。
總而言之，細胞因子風暴、脫靶效應以及神經(jīng)毒性是CAR-T療法在應用過程中最為常見也最為棘手的安全性問題，是解決CAR-T療法安全性必須逾越的“三座大山”。盡管還有其他需要考慮的因素，例如異體T細胞移植過程中伴隨的移植物抗宿主病（GvHD）風險，但是GvHD發(fā)生的風險極低，目前仍未有臨床證據(jù)顯示CAR-T治療中出現(xiàn)明顯的GvHD癥狀，因此，GvHD尚不足以成為影響CAR-T安全性的關鍵因素，但也不可掉以輕心，未來隨著通用型CAR-T領域的技術突破，這一問題或許也會變成CAR-T安全性所要考慮的重要方向之一。但無論是哪一方向的問題，相信都會在世界范圍內(nèi)眾多科研人員和醫(yī)務人員的不懈努力下逐一得到解決。必須看到，基因編輯技術、干細胞技術也正在迅速崛起并已在眾多領域大放異彩，CAR-T技術與基因編輯技術、干細胞技術甚至免疫檢查點阻斷技術的融合交匯正在成為可能，這種技術交叉也正在為以上問題的解決提供全新的思路和眾多的可能性！
今天的話題就到此結束了，更多精彩內(nèi)容，別忘了繼續(xù)關注我們后期的欄目哦！
參考資料：
1.http://mp.weixin.qq.com/s/wV5CxjWnvDDG0ybSnyhLzQ
2.Chimeric Antigen Receptor– and TCR-Modified T Cells Enter Main Street and Wall Street
3.https://www.researchgate.net/publication/312663363_An_oxygen_sensitive_self-decision_making_engineered_CAR_T-cell
4. http://ir.bellicum.com/phoenix.zhtml?c=253830&p=irol-newsArticle&ID=2259637
5.http://www.businesswire.com/news/home/20170122005187/en/Cellectis-Studies-Safety-CAR-Architecture-Controlling-CAR
6.http://www.herosbio.com/news_view.asp?newsid=222
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