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CAR-T细胞治疗毒副作用的多个解决办法

2021.3.08

CAR-T细胞治疗经常会伴随多种毒副作用，如细胞因子释放综合征 (cytokine release syndrome, CRS)、神经毒性和B细胞再生障碍等。其中最为常见的是CRS，其临床症状表现为发热及血清细胞因子水平升高等[1]。CRS毒性与肿瘤负荷相关，可使用类固醇或抗IL-6受体的抗体塔西单抗(tocilizumab)进行治疗[2]。

虽然如此，CRS除外的其他毒副作用问题仍亟待解决

而自杀基因修饰的CAR-T细胞，可以很好地帮助解决上述问题。在保证CAR-T细胞靶向杀伤功能的同时，给CAR-T细胞加上一个“安全开关”，在未出现急性毒性情况下，或急性毒性情况显现的早期，可以通过激活自杀基因诱导CAR-T细胞凋亡，从而增加CAR-T细胞治疗的安全性。

现在为大家大家介绍几种常见的自杀基因，果断收藏吧~

1.单纯性疱疹病毒胸苷激酶自杀基因

单纯性疱疹病毒胸苷激酶(herpes simplex virus-thymidine kinase，HSV-TK)能够提高更昔洛韦(ganciclovir)对靶细胞杀伤的敏感性。将插入HSV-TK基因的同种异体淋巴细胞转移至患者体内，可以在淋巴瘤患者发生移植物抗宿主病(graft-versus-host disease, GVHD)时，注射更昔洛韦(ganciclovir)，促进异体淋巴细胞凋亡，逆转GVHD。使用无创正电子发射断层扫描成像技术(PET0)追踪CAR-T细胞中9-[4-[18F]氟-3-（羟甲基）丁基]鸟嘌呤 (9-[4-[18F]fluoro-3-(hydroxymethyl) butyl] guanine, [18F]FHBG)探针标记的HSV-TK报告基因的表达，表明HSV-TK可在CAR-T细胞内高效稳定表达[4]。然而，这种病毒特异性基因可能具有免疫原性。已有研究发现，HSV-TK修饰的供体T细胞移植后，患者出现了HSV-TK特异性CD8+和CD4+ T细胞免疫反应[5]。HSV-TK自杀基因在CAR-T细胞治疗中的应用有待进一步研究。

2.人类CD20自杀基因

人类CD20基因被认为是一种非免疫原性基因。人类CD20基因修饰的T细胞可被单克隆嵌合抗CD20抗体激活，使用抗CD20的利妥昔单抗 (rituximab) 靶向CD20，激活抗体依赖性细胞介导的细胞毒作用(antibody-dependent cell-mediated cytotoxicity，ADCC)和补体介导的细胞毒作用(complement dependent cytotoxicity，CDC)，可诱导T细胞凋亡[6]-[8]，且该方法已开始应用于临床治疗。CD20自杀基因在CAR-T细胞治疗癌症中的应用仍需进一步探讨。

3.人类EGFRt（截短的EGF受体）自杀基因

完整的EGFR(EGF receptor, EGFR)包括4个细胞外结构域和一个细胞内酪氨酸激酶结构域。EGFRt(The truncated EGF receptor, EGFRt)缺乏I、 II胞外结构域和全长EGFR的大部分细胞质区域。与人类CD20基因类似，人类EGFRt基因修饰的T细胞可被单克隆嵌合抗EGFRt抗体激活，使用西妥昔单抗(cetuximab)靶向EGFRt，激活ADCC和CDC作用，可诱导T细胞凋亡[9]。EGFRt介导的CAR-T细胞凋亡已被应用于多个CAR-T细胞靶向临床试验中，如：Chen Hu, Affiliated Hospital to Academy of Military Medical Sciences (NCT03114670); Julie Park, Seattle Children's Hospital (NCT03618381); Memorial Sloan Kettering Cancer Center (NCT03085173)。

4.诱导性caspase 9自杀基因

另一个被广泛研究的用于过继细胞治疗的自杀基因是诱导性caspase 9 (induced caspase 9, iCasp9)，它由F36V点突变的FK506结合蛋白与caspase 9蛋白的胞内结构域组成，通过AP1903等小分子药物诱导caspase 9二聚体化，从而激活iCasp9并引起下游级联反应 [10]。iCasp9修饰的T细胞移植后发生GVHD的患者，静脉注射AP1903，激活iCasp9，可迅速诱导T细胞凋亡，逆转GVHD [11]。临床前研究已经观察到表达iCasp9的 CAR-T细胞能有效介导CAR-T细胞的凋亡[12][13]。iCasp9基因修饰的CAR-T细胞临床试验正在进行，如：Memorial Sloan Kettering Cancer Center (NCT02414269)。

5.参考文献

[1]Davila ML1, et al. (2016) Biology and clinical application of CAR T cells for B cell malignancies. Int J Hematol. Jul;104(1):6-17.
[2]Davila ML, et al. (2014) Efficacy and toxicity management of 19-28z CAR T cell therapy in B cell acute lymphoblastic leukemia. Science Translational Medicine. 6(224):224ra25.
[3]Bonini C1, et al. (1997) HSV-TK gene transfer into donor lymphocytes for control of allogeneic graft-versus-leukemia. Science. Jun 13;276(5319):1719-24.
[4]Keu KV, et al. (2017) Reporter gene imaging of targeted T cell immunotherapy in recurrent glioma. Sci Transl Med. Jan 18;9(373). pii: eaag2196.
[5]Berger C1, et al. (2006) Analysis of transgene-specific immune responses that limit the in vivo persistence of adoptivelytransferred HSV-TK-modified donor T cells after allogeneic hematopoietic cell transplantation. Blood. Mar 15;107(6):2294-302.
[6]Introna M, et al. (2000) Genetic modification of human T cells with CD20: a strategy to purify and lyse transduced cells with anti-CD20 antibodies. Hum Gene Ther.11: 611-620.
[7]Griffioen M, et al. (2009) Retroviral transfer of human CD20 as a suicide gene for adoptive T-cell therapy. Haematologica. 94(9):1316–1320.
[8]Vogler I, et al. (2010) An improved bicistronic CD20/tCD34 vector for efficient purification and in vivo depletion of gene-modified T cells for adoptive immunotherapy. Molecular Therapy. 18(7):1330–1338.
[9]Paszkiewicz PJ, et al. (2016) Targeted antibody-mediated depletion of murine CD19 CAR T cells permanently reverses B cell aplasia. The Journal of Clinical Investigation. 126(11):4262–4272.
[10]Straathof KC1, et al. (2005) An inducible caspase 9 safety switch for T-cell therapy. Blood. Jun 1;105(11):4247-54. Epub 2005 Feb 22.
[11]Di Stasi A, et al. (2016) Inducible apoptosis as as a fety switch for adoptive cell therapy. The New England Journal of Medicine. 2011; 365(18):1673–1683.
[12] Minagawa K, et al. (2016) In vitro pre-clinical validation of suicide Gene modified anti-CD33 redirected chimeric antigen receptor T-cells for acute myeloid leukemia. PloS One. 11(12):e0166891.
[13]Budde LE, et al. (2013) Combining a CD20 chimeric antigen receptor and an inducible caspase 9 suicide switch to improve the efficacy and safety of T cell adoptive immunotherapy for lymphoma. PloS One. 2013; 8(12):e82742.