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前言

嵌合抗原受體（CARs）T細(xì)胞進(jìn)行過(guò)繼免疫治療是改善癌癥患者預(yù)后的一種非常有前景的方法。雖然CAR－T細(xì)胞血液系統(tǒng)惡性腫瘤很有效，但克服實(shí)體瘤依然困難重重，需要提高這種治療方法的療效。

目前，有幾種方法可以提高CAR－T細(xì)胞的抗腫瘤活性，包括靶向多種抗原；提高T細(xì)胞的增殖／持久性；增強(qiáng)腫瘤部位的歸巢以及使CAR－T細(xì)胞對(duì)免疫抑制腫瘤微環(huán)境（TME）產(chǎn)生抵抗。

通過(guò)轉(zhuǎn)基因表達(dá)細(xì)胞因子或工程化的細(xì)胞因子受體來(lái)增強(qiáng)T細(xì)胞活化的信號(hào)已成為一種很有前途的策略，因?yàn)樗�不僅能提高CAR－T細(xì)胞的擴(kuò)增和持久性，而且還能增強(qiáng)它們?cè)诿庖咭种菩訲ME中的功能。

CAR－T細(xì)胞的激活信號(hào)

CARs由四個(gè)組成部分組成：細(xì)胞外抗原識(shí)別結(jié)構(gòu)域，最常見(jiàn)的是單鏈可變片段（scFv）；結(jié)構(gòu)成分，如鉸鏈和跨膜結(jié)構(gòu)域；提供維持CAR－T細(xì)胞效應(yīng)器功能的共刺激信號(hào)結(jié)構(gòu)域，以及CD3ζ 激活域。

生理性T細(xì)胞激活需要三種不同的信號(hào)來(lái)獲得效應(yīng)器功能和形成免疫記憶。

信號(hào)1（激活）：T細(xì)胞受體（TCR）識(shí)別抗原后，通過(guò)CD3ζ介導(dǎo)的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)。

信號(hào)2（共刺激）：來(lái)自CD28或其他分子的額外信號(hào)以增強(qiáng)信號(hào)1。

信號(hào)3由細(xì)胞因子介導(dǎo)，促進(jìn)原始T細(xì)胞增殖分化，從而轉(zhuǎn)化為效應(yīng)T細(xì)胞。

第一代CAR僅通過(guò)CD3ζ提供信號(hào)1，第二代CARs也提供了信號(hào)2，通常通過(guò)CD28或4－1BB共刺激。盡管活化的CAR－T細(xì)胞能夠產(chǎn)生細(xì)胞因子，如IL－2，但反復(fù)暴露于腫瘤細(xì)胞后，細(xì)胞因子的產(chǎn)生會(huì)減少。另外，一些對(duì)T細(xì)胞效應(yīng)器功能很重要的細(xì)胞因子，如IL－12和IL－15，要么表達(dá)水平低，要么根本不是由T細(xì)胞產(chǎn)生的。

由于這些局限性，研究人員開(kāi)始著眼于進(jìn)一步增強(qiáng)CAR－T細(xì)胞，通過(guò)組成性和誘導(dǎo)性表達(dá)細(xì)胞因子或者工程化細(xì)胞因子受體來(lái)增強(qiáng)信號(hào)3。

常見(jiàn)的γ鏈細(xì)胞因子及其受體

細(xì)胞因子的γ鏈共受體家族包括IL－2，IL－4，IL－7，IL－9，IL－15和IL－21，它們?cè)赥細(xì)胞分化，增殖和內(nèi)環(huán)境穩(wěn)定中起著關(guān)鍵作用。這些細(xì)胞因子的受體包括共同的γ鏈（γc） 和一個(gè)各自單獨(dú)的受體鏈，但I(xiàn)L－2和IL－15共享IL－2Rβ。這些細(xì)胞因子受體下游信號(hào)激活STAT家族的成員。

IL－4和IL－9

到目前為止，IL－4和IL－9在過(guò)繼性細(xì)胞治療中的作用尚不清楚。IL－4雖然也有抗癌特性，但更多發(fā)揮的是免疫抑制作用。

IL－9最初被描述為一種參與Th2應(yīng)答的T細(xì)胞生長(zhǎng)因子，雖然很少有文獻(xiàn)評(píng)價(jià)IL－9在改善CAR－T細(xì)胞治療中的效用，但最近發(fā)現(xiàn)Th9／Tc9極化的人類(lèi)CAR－T細(xì)胞與傳統(tǒng)的Th1／Tc1 CAR－T細(xì)胞相比具有更好的抗腫瘤活性。然而，關(guān)于IL－9在抗腫瘤反應(yīng)中的作用存在相互矛盾的證據(jù)，需要進(jìn)一步的工作來(lái)評(píng)估。

IL－2和IL－15

IL－2和IL－15促進(jìn)免疫細(xì)胞增殖和抗凋亡蛋白的轉(zhuǎn)錄，但自然殺傷（NK）細(xì)胞和T細(xì)胞亞群對(duì)這兩種細(xì)胞因子的反應(yīng)不同。高親和力IL－2受體由調(diào)節(jié)性T細(xì)胞（Tregs）和活化的CD4、CD8＋T細(xì)胞表達(dá)，而CD8＋記憶T細(xì)胞和NK細(xì)胞對(duì)IL－2的反應(yīng)程度較低。相反，CD8＋記憶T細(xì)胞和NK細(xì)胞對(duì)IL－15的反應(yīng)最為敏感，而Tregs對(duì)IL－15不反應(yīng)。

與單獨(dú)治療相比，第1代CD19－CAR－T細(xì)胞通過(guò)結(jié)構(gòu)性表達(dá)IL－2能提高播散性淋巴瘤小鼠的無(wú)瘤生存率。然而，由于IL－2對(duì)Treg細(xì)胞的潛在擴(kuò)增會(huì)阻礙抗腫瘤反應(yīng)。此外，長(zhǎng)期暴露于IL－2可促進(jìn)激活誘導(dǎo)的細(xì)胞死亡（AICD），并且使T細(xì)胞向高細(xì)胞毒性的終末效應(yīng)細(xì)胞分化，這些效應(yīng)細(xì)胞雖然可有效殺死腫瘤細(xì)胞，但無(wú)法長(zhǎng)久維持。

在靶向包括CD19、GPC－3、CLL－1、GD2和IL－13Rα2的CAR－T細(xì)胞中結(jié)構(gòu)性表達(dá)IL－15均顯著提高了CAR－T細(xì)胞的抗腫瘤活性。IL－15對(duì)記憶T細(xì)胞亞群如干細(xì)胞記憶T細(xì)胞（Tscm）的擴(kuò)增或維持可能有助于增強(qiáng)CAR－T細(xì)胞作用的持久性。

第一代CD19－CAR－T細(xì)胞表達(dá)IL－15提高了其體內(nèi)抗腫瘤活性，并允許細(xì)胞在小鼠體內(nèi)存活長(zhǎng)達(dá)110天。除了分泌性IL－15外，表達(dá)膜結(jié)合形式的IL－15是向CAR－T細(xì)胞提供激活信號(hào)的另一種方式。這種方法目前正在CD19－CAR－T細(xì)胞的1期試驗(yàn)中進(jìn)行評(píng)估。

除了CAR－T細(xì)胞外，CAR－natural killer T（NKT）細(xì)胞也被基因修飾以表達(dá)IL－15。IL15－NKT細(xì)胞維持了一個(gè)中樞記憶樣細(xì)胞群，這些細(xì)胞不太容易衰竭和凋亡，從而提高抗腫瘤活性。此外，IL－15保護(hù)CAR－NKT細(xì)胞免受缺氧TME的抑制。基于這些研究，目前正在評(píng)估共表達(dá)IL－15的GD2－CAR NKT細(xì)胞在神經(jīng)母細(xì)胞瘤患兒中的安全性和有效性。

IL－7

皮下注射IL－7可誘導(dǎo)循環(huán)中CD4和CD8＋T細(xì)胞數(shù)量的劑量依賴性增加，而不會(huì)引起嚴(yán)重的不良事件。因此，IL－7的轉(zhuǎn)基因表達(dá)已被探索作為激活CAR－T細(xì)胞的替代方法。與表達(dá)IL－2或IL－15的CAR－T細(xì)胞相比，IL－7的結(jié)構(gòu)性表達(dá)提高了CD19－CAR－T細(xì)胞的抗腫瘤活性，這可能是持續(xù)的靶細(xì)胞殺傷和T細(xì)胞擴(kuò)增的結(jié)果，但是這些細(xì)胞沒(méi)有表現(xiàn)出在表達(dá)IL－15的CD19－CAR－T細(xì)胞上觀察到的長(zhǎng)期持久性。

IL－7同樣改善了CD20－和mesothelin－CAR T細(xì)胞，但這種作用需要C－C基序趨化因子配體19（CCL19）的共同表達(dá)。IL－7和CCL19的表達(dá)增加了CAR－T細(xì)胞、內(nèi)源性T細(xì)胞和樹(shù)突狀細(xì)胞的腫瘤內(nèi)浸潤(rùn)，因而具有更好的抗腫瘤活性。目前，已有多項(xiàng)研究進(jìn)入臨床階段，以評(píng)估IL－7和CCL19表達(dá)的CAR－T細(xì)胞對(duì)淋巴瘤、多發(fā)性骨髓瘤和實(shí)體瘤的安全性和有效性。

IL－21

與其他γc細(xì)胞因子激活STAT5相比，IL－21更傾向于激活STAT3，同時(shí)也通過(guò)PI3K和MAPK途徑介導(dǎo)增殖。第一代CD19－CAR－T細(xì)胞結(jié)構(gòu)性表達(dá)IL－21提高了播散性淋巴瘤小鼠的整體存活率。與表達(dá)IL－2、IL－7或IL－15的CAR－T細(xì)胞相比，表達(dá)IL－21的CAR－T細(xì)胞的總存活率提高最大，盡管這些細(xì)胞表達(dá)較低水平的Bcl－2、IFN－γ， TNF－α�？鼓[瘤活性的提高可能是由于維持低分化效應(yīng)記憶T細(xì)胞（TEM）亞群，以及增強(qiáng)了長(zhǎng)期持久性。目前，IL－21驅(qū)動(dòng)的STAT3信號(hào)在CAR－T細(xì)胞免疫治療中的療效仍在探索中。

組成性活性細(xì)胞因子受體

增強(qiáng)T細(xì)胞活化信號(hào)3的另一種策略是通過(guò)工程化細(xì)胞因子受體的轉(zhuǎn)基因表達(dá)。例如， IL－7組成性活性受體（C7R）的表達(dá)可以克服由于負(fù)反饋機(jī)制引起的IL－7Rα下調(diào)，在不需要IL－7的情況下提供持續(xù)的STAT5信號(hào)。C7R介導(dǎo)增強(qiáng)的STAT5信號(hào)以抗原依賴的方式提高GD2－和EphA2－CAR－T細(xì)胞的體外和體內(nèi)抗腫瘤活性。評(píng)估表達(dá)C7R的GD2－CAR－T細(xì)胞的臨床試驗(yàn)正在進(jìn)行中。

表達(dá)IL－7Rα串聯(lián)IL－7是提供細(xì)胞內(nèi)IL－7信號(hào)的另一種方式。此外，通過(guò)表達(dá)嵌合的IL－7Rα串聯(lián)IL－17以及IL－2Rβ受體可以在CAR－T細(xì)胞中提供額外的信號(hào)，研究證明這些工程化的CAR－T細(xì)胞對(duì)TGF－β的抑制具有抗性。

嵌合細(xì)胞因子受體

嵌合細(xì)胞因子受體或開(kāi)關(guān)受體可將一種細(xì)胞因子信號(hào)轉(zhuǎn)換為另一種細(xì)胞因子信號(hào)，目前正在積極探索如何劫持腫瘤或腫瘤相關(guān)細(xì)胞產(chǎn)生的免疫抑制細(xì)胞因子，以向CAR－T細(xì)胞提供增殖信號(hào)。

結(jié)合IL－4但激活I(lǐng)L－7信號(hào)通路的IL－4／IL－7開(kāi)關(guān)受體可以使PSCA－CAR－T細(xì)胞在體外維持其細(xì)胞溶解和增殖能力，并提高體內(nèi)抗腫瘤活性。在原位乳腺癌模型中，IL－4／IL－7開(kāi)關(guān)受體也提高了第二代MUC1－CAR－T細(xì)胞的抗腫瘤活性。重要的是，這些細(xì)胞能夠通過(guò)IL－4依賴性的方式增殖和消除腫瘤細(xì)胞，并對(duì)遠(yuǎn)端的腫瘤再生作出反應(yīng)。

此外，在MUC1或PSMA－CAR－T細(xì)胞中表達(dá)IL－4／IL－2開(kāi)關(guān)受體，通過(guò)增加IL－4存在下的STAT5和ERK磷酸化，提高其細(xì)胞溶解活性和增殖能力。目前，表達(dá)IL－4／IL－2開(kāi)關(guān)受體的CAR－T細(xì)胞治療頭頸部鱗狀細(xì)胞癌的1期臨床試驗(yàn)正在進(jìn)行中。

IL－4／IL－21開(kāi)關(guān)受體被設(shè)計(jì)成將STAT6轉(zhuǎn)換成STAT3信號(hào)。這種開(kāi)關(guān)受體在IL－4存在下提高了GPC3－CAR－T細(xì)胞的細(xì)胞溶解活性。很少有研究直接比較不同的細(xì)胞因子開(kāi)關(guān)受體，然而，比較GPC3－CAR－T細(xì)胞中的IL－4／IL－7和IL－4／IL－21開(kāi)關(guān)受體表明，在一種實(shí)體瘤模型中，IL－4／IL－21開(kāi)關(guān)受體更為優(yōu)越。

IL－12家族細(xì)胞因子及其受體

IL－12細(xì)胞因子家族包括IL－12、IL－23、IL－27和IL－35，它們?cè)谙忍煨院瓦m應(yīng)性免疫應(yīng)答中具有不同的作用，其中IL－12和IL－23具有促炎作用，IL－27具有促炎和抗炎作用，IL－35具有抗炎作用。由于IL－27和IL－35的主要抗炎作用，在過(guò)繼性細(xì)胞治療中，只有IL－12和IL－23有所研究。

IL－12

IL－12作為單藥，在臨床前模型中，系統(tǒng)給藥產(chǎn)生了強(qiáng)大的抗腫瘤活性。然而，重組人IL－12的臨床試驗(yàn)療效有限，并且收到毒性的限制。盡管如此，表達(dá)IL－12的CAR－T細(xì)胞的仍在積極探索中。

MUC16ecto－CAR－T細(xì)胞表達(dá)IL－12增強(qiáng)了IFN－γ的表達(dá)和持久性，提高了原位異種移植模型的存活率。研究表明，CAR－T細(xì)胞通過(guò)自分泌IL－12信號(hào)增強(qiáng)效應(yīng)器功能，與腫瘤相關(guān)免疫細(xì)胞相互作用，耗竭免疫抑制髓系細(xì)胞，阻斷腫瘤的PD－L1抑制。表達(dá)IL－12的MUC16ecto－CAR－T細(xì)胞的臨床研究正在進(jìn)行中。

此外，工程化T細(xì)胞組成性表達(dá)IL－12可能促進(jìn)T細(xì)胞功能障礙，并且在臨床前模型中觀察到毒性，因此設(shè)計(jì)了受活化T細(xì)胞核因子（NFAT）啟動(dòng)子控制的IL－12表達(dá)。NFAT啟動(dòng)子將IL－12表達(dá)與T細(xì)胞活化聯(lián)系起來(lái)，在不降低抗腫瘤活性的情況下降低全身毒性。NFAT誘導(dǎo)的IL－12表達(dá)的CAR－T細(xì)胞在轉(zhuǎn)移性結(jié)直腸癌的I／II期臨床試驗(yàn)正在進(jìn)行中。

IL－23

雖然很少有研究將IL－23與細(xì)胞治療相結(jié)合，但最近的研究表明，這可能是改善實(shí)體瘤中CAR－T細(xì)胞功能的一種選擇。IL－23誘導(dǎo)STAT3激活，而CAR－T細(xì)胞中的STAT3信號(hào)與慢性淋巴細(xì)胞白血病患者的響應(yīng)相關(guān)。目前，STAT3信號(hào)的調(diào)節(jié)已用于改善其他臨床前模型中的CAR－T細(xì)胞。

IL－1超家族細(xì)胞因子

IL－1超家族細(xì)胞因子包括IL－1α、IL－1β、IL－33、IL－1Ra、IL－18、IL－37、IL－36Ra、IL－36α、IL－36β、IL－36γ和IL－38，它們?cè)谙忍煨院瓦m應(yīng)性免疫中起著重要作用。但在臨床前和臨床試驗(yàn)中，這些細(xì)胞因子中只有一部分被認(rèn)為為能夠誘導(dǎo)抗腫瘤免疫反應(yīng)。

IL－18

IL－18是由巨噬細(xì)胞、樹(shù)突狀細(xì)胞、上皮細(xì)胞以及其他細(xì)胞類(lèi)型產(chǎn)生的一種促炎癥細(xì)胞因子，與NK細(xì)胞和抗原相關(guān)T細(xì)胞上表達(dá)的由IL－18Rα和IL－18Rβ組成的異二聚體受體相互作用。IL－18通過(guò)MyD88和NF－kB發(fā)出信號(hào)，并已被證明具有促腫瘤功能，如促進(jìn)血管生成、轉(zhuǎn)移和增殖，但由于其在Th1反應(yīng)中的協(xié)同作用，被認(rèn)為在更大程度上具有抗腫瘤活性。

將人類(lèi)和小鼠的CAR－T細(xì)胞中表達(dá)IL－18，可以改善CAR／TCR介導(dǎo)的增殖、細(xì)胞因子的產(chǎn)生和抗腫瘤活性。一項(xiàng)研究表明在CD4－CAR－T細(xì)胞中表達(dá)IL－18促進(jìn)了CD8－CAR－T細(xì)胞的擴(kuò)增。

IL－36

IL－36α， IL－36β， 和IL－36γ 是新發(fā)現(xiàn)的IL－1超家族成員，在臨床前模型中顯示出強(qiáng)大的抗腫瘤活性。這些細(xì)胞因子共享一個(gè)由IL－36R和IL－1RAcP組成的異二聚體受體，通過(guò)MyD88和NF－kB激活下游信號(hào)。研究表明，工程化CAR－T細(xì)胞表達(dá)IL－36γ 與未修飾的CAR－T細(xì)胞相比，提高了增殖和持久性，從而提高了抗腫瘤活性。

小結(jié)

研究表明，轉(zhuǎn)基因細(xì)胞因子不僅能增強(qiáng)CAR－T細(xì)胞的抗腫瘤活性，而且能調(diào)節(jié)TME內(nèi)的其他細(xì)胞，并能誘導(dǎo)或增強(qiáng)內(nèi)源性腫瘤特異性免疫反應(yīng)。然而，增強(qiáng)CAR－T細(xì)胞功能的繼發(fā)性基因修飾可能加重CRS，因此改善CAR－T細(xì)胞擴(kuò)增的方法必須與劑量限制性毒性的風(fēng)險(xiǎn)相權(quán)衡。

到目前為止，大多數(shù)研究只探討了單個(gè)細(xì)胞因子的組成性表達(dá)。在CAR－T細(xì)胞活化的不同階段，開(kāi)發(fā)能使CAR－T細(xì)胞表達(dá)一系列細(xì)胞因子的方法，不僅可以提高療效，而且可以提高安全性。隨著這些方法的發(fā)展，相信未來(lái)細(xì)胞因子將為CAR－T細(xì)胞克服實(shí)體瘤提供更加強(qiáng)大的助力。

參考文獻(xiàn)：

1． Engineered Cytokine Signaling to Improve CAR T CellEffector Function． Front Immunol． 2021； 12： 684642．

       原文標(biāo)題 : CAR-T細(xì)胞治療的好助手：細(xì)胞因子