邦耀生物-深度分析： CAR-T的安全性

细胞治疗-CART

深度分析： CAR-T的安全性

2017-09-13

导语：前面几期栏目我们给大家介绍了CAR-T这一新型细胞疗法的基本原理及发展历程，一方面是为了让读者更准确全面地认识CAR-T，同时也期待借此把握以CAR-T为代表的新型细胞疗法及其临床转化应用在国内外的发展脉络，逐步勾勒出CAR-T免疫疗法的发展图景。领略了CAR-T神奇多彩的一面，内心是不是有点小激动呢？不过呢，今天我们要改变一下画风，来聊一聊CAR-T的另一个略为沉重的话题——副作用，即安全性问题。

随着全球范围内众多临床实验的开展，虽说CAR-T在血液肿瘤乃至某些实体瘤上的成功和不俗表现大家都早已耳熟能详，已经不再是什么新鲜的事情；但是缘于众多学者、医生、患者、投资人的持续关注和大量资本的加入运作，CAR-T免疫疗法已迅速成为生物医药领域炙手可热的开发热点甚至重点突破方向，关于CAR-T的 “技术帖”、科普文也都如雨后春笋般大量出现，借助信息时代便捷的传播途径，关于CAR-T的知识已经能够快速、方便、广泛地被人们获取和掌握，以至于已经出现这样一种趋势：一谈细胞疗法，必提CAR-T。

然而，就与人的做事准则一样，越是热情高涨的时候往往就越需要保持清醒的头脑，尤其是在今年8月31日，诺华CAR-T产品 Kymriah获得FDA批准上市的消息一经放出，期待已久的人们顿时欢欣鼓舞，喜大普奔。诚然，这是一个里程碑式的重大事件，标志着一款真正意义上的治疗性CAR-T产品正式上市销售，造福患者（尽管47.5万美金的价格也着实让人一身冷汗，小编更是忍不住掂掂自己的钱袋够不够重~），这绝对是CAR-T短短几年的发展史上值得浓墨重彩的一笔。但是，热潮的背后，我们也要清醒地意识到这一新兴抗癌神器在应用的时候仍然存在着一些不可忽视的风险！

典型的例子便是9月3日，也就是 Kymriah 获批上市之后的第4天，Cellectis公司在研的通用型CAR-T产品UCART123在治疗时出现1例患者死亡的事件，随即被FDA暂停临床试验！这一突如其来的消息无疑是泼在对CAR-T满怀热情的人们头上的一盆冷水，使人们更清醒的认识到了CAR-T疗法还存在安全方面的考量。事实上，JUNO、Kite和Cellectis在针对不同类型肿瘤患者的临床治疗上都先后出现过患者死亡的案例，因此，本期文章我们且不介绍CAR-T技术性的问题和知识，而是结合CAR-T在临床治疗中普遍出现的安全性问题做一推介，通过整合业内专家的观点，使读者明白这一领域大家最关心的是什么问题，问题从何而来？解决的思路是什么？毕竟，发现问题，提出问题，就是为了未来更好地解决问题。

CAR-T应用方面人们最为关注的点：首推安全性问题！

据称，FDA在推荐和批准CAR-T临床应用时首先考虑因素并非大多数人认为的有效性问题，而是安全性问题。可见安全性对于一种CAR-T产品的重要性，甚至是其最应具备的质量保证。目前，比较公认的影响CAR-T安全性问题的因素主要有三个：

首先是细胞因子释放综合症（CRS）——也称细胞因子风暴；

其次是脱靶效应，即on-target/off-tumor效应；

最后是神经毒性。

本文中，小编将围绕这三个风险因子来跟大家谈谈CAR-T的安全性问题。

一、头号风险——细胞因子风暴（CRS）

说到CAR-T安全性，细胞因子风暴是CAR-T 技术在临床应用中的难以避免的头号风险。

由来：CAR-T技术的关键之处在于具备识别靶细胞表面抗原能力的嵌合抗原受体（chimeric antigen receptor, CAR），T细胞利用CAR受体结合到靶细胞表面上的分子，而这种结合触发T细胞内部信号产生，强效地激活T细胞使它们快速摧毁靶细胞。而在这一过程中，CAR-T细胞大量扩增，并释放大量的细胞因子，所以CRS的反应不但是CAR-T治疗时的副作用，也是CAR-T治疗肿瘤的疗效的临床表现。事实上，CAR-T诱发CRS是不可避免的，临床上需要密切观察，及时应对，减低对患者的安全威胁。

图1：CRS发生时，大量炎性细胞因子在短时间内释放（图片来自网络）

临床案例：根据公开报道称，CAR-T目前的致死事件主要还是CRS。血液肿瘤的CAR-T，无论是针对CD19、CD20还是CD123，从目前的临床试验结果看基本上都会导致一部分患者CRS的发生，这是其治疗的原理和部位决定的。之前JUNO公司JCAR015导致的患者死亡是因为癌细胞进入神经中枢系统，CAR-T细胞在炎症条件下也可以通过血脑屏障后与当地的癌细胞反应引起局部CRS，导致病人脑水肿死亡。而此次Cellectis公司的患者死亡原因推测也是严重CRS导致的，但CRS爆发的原因，特别是快速进展的原因仍是未解之谜，

推测除了是由于CAR-T细胞被强烈激活和快速扩增外，还存在着其它的致病机制。寻找CRS的主要病因并对症下药，已成为克服CAR-T应用安全性需要迫切解决的一大问题。

解决方案：现在看来，在细胞免疫治疗的过程中细胞因子的释放是不可避免的，但是是否有方法或手段能够减少细胞因子的释放，或者说减弱细胞因子风暴的强度呢？目前，临床上的解决方案不多，

①常规的注射IL-6中和性抗体；

②控制CAR-T细胞的输注量也是行之有效的办法；

③也有研究人员提出，在各种免疫疗法中，寻找到肿瘤杀伤效果更突出、作用更持久的免疫细胞，有可能会减弱细胞因子风暴的强度，缓解患者免疫细胞回输后发热、发烧的症状。然而怎样筛选到这样一些作战能力强、作战力持久的免疫细胞却又是摆在研究人员面前的另外一道难题了。

二、致命副作用——脱靶效应（on-target/off-tumor）

CAR-T治疗过程中，除了作为头号风险的细胞因子风暴，脱靶（on-target/off-tumor）效应也是CAR-T治疗过程中致命的副作用。

由来：由于CAR-T抗原的靶向性非常强，无法区分表达相应抗原的肿瘤细胞和正常细胞，因此针对表达相应抗原的肿瘤细胞和正常细胞，都具有攻击性。也正因此，与传统抗体药物相比，其on-target/off-tumor毒性会导致更为严重的毒副作用。因此，这也要求CAR-T治疗的靶点选取需要寻找更为严格的肿瘤特异性抗原作为靶点。
图2：CAR-T细胞不识别肿瘤细胞上的抗原，转而识别正常细胞抗原，造成脱靶效应

临床案例：但要找到如此强特异性靶点仍然困难重重，可能性也不大，目前临床上所采用的大部分靶点仍然存在on-target/off-tumor效应的风险。理想情况下的靶点抗原是特异性地仅存在于肿瘤细胞上，但实际上很多CAR-T细胞的靶点在正常组织细胞上也有表达，从而导致正常细胞也会受到CAR-T细胞的攻击而损伤，严重时可导致病人死亡。例如针对CD19的CAR-T细胞治疗，会导致B细胞发育不良，靶向Her-2的CAR-T细胞治疗以及靶向MAGE-A3的TCR-T，都能导致肿瘤部位以外的其他组织或器官遭受攻击，如心肺系统毒性。

解决方案：①考虑到on-target/off-tumor效应副作用的不可预知性，目前已有尝试在CAR-T细胞中加入“自杀基因”（或“分子开关”）来做到可控凋亡，即令其表达一个可通过外源物质诱导的细胞死亡信号。例如单纯疱疹病毒胸苷激酶（HSV-TK）可使细胞在接受更昔洛韦治疗诱导下死亡。

②另一个解决的思路是设计双特异性CAR分子，该种双特异性CAR在T细胞活性被刺激之前需要存在两种肿瘤抗原或存在一种肿瘤抗原，而不存在健康细胞抗原，以此来减少脱靶效应。这种方法已初步表明能够改善前列腺癌临床前模型治疗的特异性，而且Juno表示在过去几年中一直在开发双特异性技术。

其次是，神经毒性

神经系统毒性的发生率比前两者相对低很多。

由来：其产生的原因有多种，包括患者脑白导致的脑部CRS、CAR-T在脑脊液中的异常扩增等，这些因素会导致患者出现强烈的治疗副作用，包括意识混乱、失语症、反应迟钝、肌阵挛、癫痫等，在大多数案例中该毒性是可控的，但严重时可引起脑水肿，导致病人死亡。

图3：CAR-T细胞进入神经系统，诱发剧烈炎症，引起神经毒性（图片来自网络）

解决方案：目前临床上的应对措施主要是将脑白排除后再进行CAR-T输注。如果发生神经系统毒性，首选采用激素处理，因为单抗类药物无法快速穿过血脑屏障。

总而言之，细胞因子风暴、脱靶效应以及神经毒性是CAR-T疗法在应用过程中最为常见也最为棘手的安全性问题，是解决CAR-T疗法安全性必须逾越的“三座大山”。尽管还有其他需要考虑的因素，例如异体T细胞移植过程中伴随的移植物抗宿主病（GvHD）风险，但是GvHD发生的风险极低，目前仍未有临床证据显示CAR-T治疗中出现明显的GvHD症状，因此，GvHD尚不足以成为影响CAR-T安全性的关键因素，但也不可掉以轻心，未来随着通用型CAR-T领域的技术突破，这一问题或许也会变成CAR-T安全性所要考虑的重要方向之一。但无论是哪一方向的问题，相信都会在世界范围内众多科研人员和医务人员的不懈努力下逐一得到解决。必须看到，基因编辑技术、干细胞技术也正在迅速崛起并已在众多领域大放异彩，CAR-T技术与基因编辑技术、干细胞技术甚至免疫检查点阻断技术的融合交汇正在成为可能，这种技术交叉也正在为以上问题的解决提供全新的思路和众多的可能性！