背景：
嵌合抗原受体(CAR) T细胞已被批准用于B细胞恶性肿瘤或复发和/或难治性多发性骨髓瘤患者，但对大多数实体肿瘤的疗效仍然难以捉摸。在这种情况下，来自临床试验的有限的成像和活检数据继续阻碍理解，需要依赖不完善的临床前模型。从这个角度来看，我重新评估了目前的数据，并提出了获得更大成功的潜在途径，从少数成功的试验中吸取教训，在实体瘤患者中测试CAR-T细胞和肿瘤浸润淋巴细胞的临床经验。最有希望的方法包括使用多能干细胞、共同靶向多种免疫逃避机制、采用多种共刺激结构域和CAR配体靶向疫苗。还应考虑另一种策略，即施用多剂量的短寿命CAR-T细胞，以防止耗尽并维持功能性效应池。
简介：
2023年10月30日，来自美国宾夕法尼亚大学佩雷尔曼医学院细胞免疫治疗中心的Steven M. Albelda 教授课题组在Nat Rev Clin Oncol（IF: 78.8）杂志上发表题为“CAR T cell therapy for patients with solid tumours: key lessons to learn and unlearn”的文章[1]。
主要结果：
为什么CAR-T细胞在实体肿瘤中失败?
令人惊讶的是，我们不知道为什么CAR-T细胞对实体肿瘤如此无效，而对B细胞恶性肿瘤却如此有效。大多数在实体肿瘤患者中测试CAR-T细胞的临床试验都提供了可行性和安全性的数据，以及血液中存在的CAR-T细胞数量和抗肿瘤活性的估计。一般来说，CAR-T细胞的生产是可行的，CAR-T细胞具有良好的耐受性(少数例外)，并且CAR-T细胞已在血液样本中常规鉴定(主要使用敏感的定量PCR技术)。然而，血液样本中存在的CAR-T细胞数量在输注后7-14天达到峰值，通常在第28天降至较低水平。此外，在参与临床试验的实体肿瘤患者的血液样本中检测到的CAR-T细胞的数量通常比在检测CD19靶向CAR-T细胞的最成功的试验中看到的数量低5到10倍。当测试时，先前的淋巴细胞消耗倾向于赋予血液中存在的CAR-T细胞数量适度增加。然而，由于CAR-T细胞进入肿瘤的运输有限，血液中CAR-T细胞的数量是否与肿瘤中存在的数量相关仍不清楚。
该领域的研究人员普遍认为，由于小鼠和人类T细胞之间存在许多差异，将人类T细胞注射到NSG小鼠体内的模型是最具信息性的，并且使用与临床试验中使用的相同的人类CAR-T细胞进行临床前研究将更加相关。然而，测试小鼠来源的CAR-T细胞的同基因模型提供了最好的方法，可以考虑完整肿瘤微环境(TME)、内源性免疫系统、小鼠和人类细胞因子、生长因子和粘附分子之间的不匹配(例如，小鼠和人类IFNs具有物种特异性)以及非恶性骨髓和次级淋巴器官对CAR-T细胞功能的影响。例如，研究CAR-T细胞诱导内源性免疫旁观者效应的能力、TME的激活或能够分泌IL-18的CAR构建物的作用，只能使用免疫活性模型。
其中一些问题的潜在解决方案可能是增加人源化小鼠的使用，即使用CD34+干细胞或胎儿组织重建具有人类免疫系统的免疫缺陷小鼠。然而，由于许多原因，这些模型仍然具有挑战性，包括不完全重构、高成本、注射的人类肿瘤细胞可能自发排斥、异种反应性以及难以确保CAR-T细胞、骨髓细胞和癌细胞都像在患者体内一样是HLA匹配的。此外，非造血细胞基本上仍然来自小鼠，这可能导致前一段所述的所有问题。
图1：靶向CAR-T细胞活性的屏障
肿瘤内CAR-T细胞的功能。
在NSG小鼠中对人源性CAR-T细胞进行的临床前研究一致发现，它们的细胞毒活性最初很高，但随着时间的推移逐渐降低。这种活性的丧失似乎也发生在肿瘤内的小鼠CAR-T细胞中，尽管由于它们的持续时间通常较短，因此对它们的研究较少。随着时间的推移，这种获得性和可逆性的CAR-T细胞活性丧失已经在体外通过用表达抗原的肿瘤细胞重复刺激人类CAR-T细胞来重现。基因组和表观基因组的变化都与这种功能低下状态有关。然而，当T细胞刺激被移除时，许多表观遗传变化是可逆的。
诱发这种进行性功能低下状态的原因尚不完全清楚。在其他地方已经详细描述了TME中存在的多种提出的因素，包括低pH值，缺氧，由于关键氨基酸和葡萄糖水平低而导致的营养剥夺，活性氧(ROS)水平高，免疫抑制介质(如TGFβ，PGE2，腺苷和IL-10)的存在，以及与髓源性抑制细胞和CD4+调节性T细胞的细胞间相互作用的抑制性。假定的T细胞内在因子包括由免疫检查点(如PD-1、CTLA4、TIM3、TIGIT和LAG3)介导的“调节关闭”和抑制细胞内信号通路(如DGK、NR4A、SHP1和cblb)。各种表观遗传变化也被牵连。此外，CAR特异性问题，如强直信号的程度，也可能导致功能减退。
图2：与循环T细胞相比，注射CAR-T细胞在中枢记忆T细胞中高度富集
我们可以从过继性T细胞转移中学到或忘记的教训。
概念验证已经建立，过继性T细胞转移在某些情况下可以非常有效。如前所述，靶向CD19的CAR-T细胞可以治愈某些B细胞白血病和淋巴瘤，靶向bcma的CAR-T细胞可以在R/R多发性骨髓瘤患者中产生持久的缓解。某些实体瘤患者现在可以成功地使用过继T细胞转移治疗，最显著的成功是对黑色素瘤患者使用TIL治疗。在非小细胞肺癌患者中使用TILs也取得了令人鼓舞的结果。一项针对HPV相关上皮肿瘤患者的TCR工程T细胞靶向E7的I期试验也提供了有希望的疗效证据。我们可以从这些成功中学到什么或忘记什么，以便在实体肿瘤中使用CAR-T细胞取得更大的成功?
DC相互作用可能很重要。
TILs(或TCR转导的T细胞)和CAR-T细胞之间的一个重要区别是前者可以被DC广泛激活，DC可以提供最佳的共刺激信号。这种共同刺激可发生在淋巴结和骨髓中，尽管也有证据支持活化的DC在肿瘤中的重要作用。寻找利用DC激活能力的方法(增强CAR-T细胞增殖和持续的能力)是我们应该从涉及TILs的试验中吸取的教训。
图3：CAR-T细胞在选定试验中的持久性
该领域如何才能最好地向前发展?
鉴于这些挑战以及可能学到和未学到的经验教训，我建议该领域的研究人员考虑通过优化两种不同的策略来向前发展，以在实体肿瘤患者中取得更大的成功(图4)。策略1，该领域当前的方向，是基于用于血液恶性肿瘤患者的传统“记忆细胞”范式。策略2更具推测性，采用了一种不同的“短寿命效应细胞”模式，这是一种不太传统的方法。
图4：提高实体肿瘤患者CAR-T细胞活性的可能策略
结论和展望：
解决CAR-T细胞疗法在实体肿瘤患者中的应用所面临的众多挑战是一项艰巨的任务。一些研究人员可能会失去希望，尽管CAR-T细胞在B细胞恶性肿瘤中的成功，黑色素瘤患者的过继性T细胞转移，以及先前描述的在实体瘤患者中测试cldin18.2靶向和GD2靶向CAR-T细胞的试验表明，在这一领域的持续努力将是有价值的，并有可能导致类似的突破。
为什么目前的治疗方法对实体瘤患者基本上无效，我们的不完全理解仍然是一个主要问题。初步数据显示肿瘤归巢效率非常低。获得更多、更好的CAR-T细胞在治疗患者中的转运、持久性和功能信息将是解决这些问题的关键。更好的T细胞成像方法可能特别有助于提供有关转运和持久性的信息。根据临床前研究的数据，CAR-T细胞在进入肿瘤后可能会迅速失去功能。开发测量T细胞功能的非侵入性方法是可能的，尽管活检样本可能继续需要详细研究这个问题。因此，未来的试验应尽可能持续地获取此类样本。
目前在实体肿瘤患者中测试CAR-T细胞的临床试验密切模仿了在血液学癌症患者中成功的方法，并且基于产生具有最少效应样和大多数记忆样或干细胞样表型的T细胞，导致CAR-T细胞最初将运输到骨髓和淋巴结，因此具有最高的长期持久性。这种方法可能不是实体肿瘤患者的最佳选择。这种方法的另一种替代方法涉及重复施用高活性效应样细胞，这种细胞可以更有效地运输到肿瘤，从而更有效地杀死肿瘤细胞，并在它们失去功能时被重复施用“取代”。在这里，改变体外T细胞扩增的条件，激活TME和多路复用都可以优化运输和短期细胞毒性潜能。可以使用mRNA转导产生的CARs。设计用于原位生成CAR-T细胞的方法尤其具有吸引力，因为这些方法可以降低成本和等待时间，提高安全性(因为不需要淋巴细胞消耗)，增加可及性，并可能提高疗效。
原文链接：https://www.nature.com/articles/s41571-023-00832-4
参考文献：
[1] Albelda SM. CAR T cell therapy for patients with solid tumours: key lessons to learn and unlearn. Nat Rev Clin Oncol. 2023 Oct 30. doi: 10.1038/s41571-023-00832-4. Epub ahead of print. PMID: 37904019.
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