【Cancer Letters】导致CAR-T细胞扩增和持续性缺陷的机制及应对策略

CAR-T

CAR-T细胞疗法是一种通过基因工程改造T细胞以表达嵌合抗原受体（CAR），从而增强其识别和攻击癌细胞能力的治疗方法。尽管在B细胞恶性肿瘤中取得了显著疗效，但在慢性淋巴细胞白血病（CLL）和急性髓系白血病（AML）等疾病中疗效有限，且存在高复发风险。CAR-T细胞的扩增、浸润和持续性是决定其疗效的关键因素。

北京大学人民医院学者总结了CAR-T细胞在不同血液系统恶性肿瘤和实体肿瘤中的扩增和持续性特征，并分析了导致CAR-T细胞扩增和持续性缺陷的机制，还探讨了通过改善CAR-T细胞质量和克服免疫抑制环境来增强CAR-T细胞扩增和持续性的方法。近日发表于《Cancer Letters》。

CAR-T细胞扩增和持续性缺陷的特征

在血液系统恶性肿瘤中，CAR-T细胞的扩增和持久性受到肿瘤细胞对T细胞发育的影响，以及肿瘤细胞重塑免疫环境的能力的影响。

在B细胞急性淋巴细胞白血病（B-ALL）中，CAR-T细胞疗法取得了较高的早期完全缓解率，但仍有50%的患者在中位4.5个月时复发。复发患者中，86%的患者在复发前或复发时CAR-T细胞计数低或无法检测到，表明CAR-T细胞持续性差是CD19+复发的原因之一。

在CLL中，CAR-T细胞疗法的缓解率最低，只有26%的患者实现长期缓解。CLL患者的T细胞存在激活和增殖缺陷，且CAR-T细胞产品表现出更高的耗竭和凋亡标志物表达。

在多发性骨髓瘤（MM）中，CAR-T细胞疗法的缓解率在30%-80%之间，但中位缓解持续时间不到两年。MM患者的T细胞表现出数量和功能异常，包括T细胞计数减少、CD4+/CD8+比例倒置、TM和TN亚群丢失以及Tregs细胞增加。

在实体瘤中，CAR-T细胞疗法面临更大的挑战，因为实体瘤细胞与循环系统的物理分离不仅阻碍了CAR-T细胞的激活和浸润，还创造了一个限制CAR-T细胞持久性的免疫抑制环境。

CAR-T细胞扩增和持续性缺陷的机制

CAR-T细胞的内在缺陷：

• 初始T细胞亚群缺陷：CAR-T细胞的扩增和持续性能力与T细胞的分化状态密切相关，CAR-T细胞产品中幼稚和记忆T细胞亚群的比例与CAR-T细胞的峰值扩增、持久性和患者的长期反应相关。研究表明，IL-6/STAT3通路、TCF7和FOXO1等基因和通路在维持CAR-T细胞的未分化状态和调节增殖中起关键作用。

• CAR-T细胞耗竭：长期暴露于抗原或免疫抑制环境会导致T细胞耗竭，表现为抑制性受体（如PD-1、Tim-3、LAG-3和CTLA-4）上调。CAR-T细胞耗竭的转录因子和信号通路包括NFAT-TOX-NR4A、BATF-IRF和T-bet ，CAR-T细胞耗竭与复发、输注后峰值扩增减少和反应率降低相关。

不利的宿主免疫环境：

• 抗CAR免疫反应：患者在接受CAR-T细胞治疗后可能出现针对CAR的抗体，这些抗体与CAR-T细胞的持久性降低和复发风险增加有关。

• 免疫抑制细胞：髓系来源的抑制细胞（MDSCs）、调节性T细胞（Tregs）和间充质干细胞（MSCs）等免疫抑制细胞可以抑制CAR-T细胞的扩增和功能。

肿瘤细胞和肿瘤微环境的抑制作用：

• 肿瘤细胞的直接抑制：肿瘤细胞通过上调免疫检查点配体（如PD-L1、CD80/CD86、Gal-9和CD112）来抑制CAR-T细胞的扩增和引起耗竭。

• 肿瘤微环境（TME）的影响：TME富含免疫抑制细胞和高水平的免疫抑制因子，如TGF-β、IL-10等，这些因子可以抑制CAR-T细胞的功能。

改善CAR-T细胞扩增和持续性的对策

增加CAR-T细胞的记忆特性：

通过预选择、补充稳态细胞因子或阻断PI3K/AKT/mTOR通路等方法，可以增加CAR-T细胞产品中未分化记忆亚群的比例，从而提高早期扩增、长期持续性和减少耗竭水平。

抑制CAR-T细胞耗竭：

• 优化CAR-T细胞制备：通过调节培养基成分和缩短培养时间来减少CAR-T细胞的初始耗竭水平。

• 阻断内部耗竭相关通路：通过基因编辑或过表达特定转录因子来构建抗耗竭的CAR-T细胞。

• CAR结构改进：通过调整CAR分子的电荷密度、使用人源化单链抗体片段（scFv）或突变Fc间隔区来减少CAR-T细胞的免疫原性和自聚集。

克服免疫抑制环境：

• 联合化疗：在CAR-T细胞输注前使用化疗药物（如环磷酰胺和氟达拉滨）来清除抑制CAR-T细胞的免疫细胞，并诱导促进CAR-T细胞激活和持久性的细胞因子。

• 免疫检查点抑制剂联合治疗：联合使用抗PD-1/PD-L1免疫检查点抑制剂可以增强CAR-T细胞的持久性和抗肿瘤活性。

• 构建“装甲”CAR-T细胞：通过改造CAR-T细胞使其分泌细胞因子（如IL-12、IL-18和IL-15）或表达免疫检查点抑制剂（如抗PD-1/PD-L1 scFv）来增强CAR-T细胞在免疫抑制环境中的功能。

总结

文章强调了CAR-T细胞扩增和持续性在治疗成功中的重要性，并指出了CAR-T细胞疗法在不同肿瘤类型中的差异。通过深入理解CAR-T细胞的内在特性和其与外部环境的相互作用，可以为设计更有效的CAR-T细胞疗法提供理论基础。同时，文章提出了一系列改善CAR-T细胞疗法效果的策略，为未来的临床研究和治疗提供了方向。

参考文献

Y.-T. Bao, M. Lv, X.-J. Huang, X.-Y. Zhao, The Mechanisms and Countermeasures for CAR-T cell Expansion and Persistence Deficiency, Cancer Letters, https:// doi.org/10.1016/j.canlet.2025.217771.