CAR-T和CAR-T疗法基础
免疫疗法是当下肿瘤治疗领域最具前景的发展方向之一。随着PD-(L)1等免疫检查点抑制剂应用范围逐渐扩大，CAR-T疗法研究不断出现新的进展，CAR-T疗法作为有别于传统药物的“活药”，不仅对复发、难治性肿瘤患者表现出了突破性疗效，其生产体系和使用场景也有别于普通药物。鉴于当下生物技术的更新速度，预计CAR-T疗法还将带给市场更多惊喜。
什么是CAR-T疗法
想要了解CAR-T，我们首先聊一聊普通T细胞是如何在免疫系统发挥作用的。在免疫系统中，T细胞需要借助抗原递呈细胞(APC)来杀死异常细胞。APC表面有许多用于识别细胞表面抗原的MHC(主要组织相容性复合体)分子，等APC识别到异常细胞之后，MHC就会和T细胞受体(TCR)结合，把信号传递给T细胞。在CD3、CD4和CD8等分子的帮助下，T细胞才能最终识别异常细胞并将其杀死。但是肿瘤细胞却把自己的这些“指纹”给毁了，导致APC细胞就无法识别它。
CAR-T(嵌合抗原受体T细胞)是通过基因改造技术，让患者T细胞表达嵌合抗原受体，使效应T细胞的靶向性、杀伤性和持久性均较常规应用的免疫细胞高，并能克服肿瘤局部免疫抑制微环境和打破宿主免疫耐受状态。
CAR-T的前世今生
嵌合抗原受体(CARs)是由一个胞外抗原结合域(通常是一个单链抗体，也可以是多肽或者其他蛋白质)，一个铰链区(促进抗原受体与肿瘤抗原的结合)，一个跨膜区(用来固定CAR)，一个T细胞激活结构域(CD3 ζ，提供T细胞活化的第一信号)以及一个或多个胞内共刺激结构域组成(CD28/4-1BB，提供T细胞活化的第二信号)。CAR的胞外部分用来识别特异性的肿瘤抗原，随后胞内信号域会刺激T细胞增殖，并且通过细胞溶解和细胞因子释放来消除肿瘤细胞。
历经十余年，CAR-T经历了四代结构，每一代结构都是在各个细节上突破，使CAR-T往更为精准、更为高效、更为持久的方向发展。
1989年，第一代基于免疫球蛋白样scFv和FcεRI受体(γ链)或CD3复合物(ζ链)胞内结构域融合的Car-T细胞被发展出来。该Car-T细胞虽然具有激活T细胞的能力，但是只含有激活受体CD3-ζ，无法完全激活其活性。大多数试验在细胞扩增、体内存活时间、细胞因子分泌等方面存在不足，治疗效果不明显。
2010年，在第一代的基础上，第二代CAR引入一个共刺激受体结构域(包括CD28、4-1BB、DAP10等)，CD28对提高初始T细胞获得持久的体外增殖和较强的细胞因子分泌非常重要，在临床试验中显着改善了CAR-T免疫活性激活的问题，并提高了其作用持久性。
2012年，以逆转录病毒为载体构建了第三代CAR-T细胞，第三代CAR则包含两个共刺激结构域，一个为CD28或4-1BB，另一个为OX40、CD28或4-1BB。相比于二代CAR，虽然在一些前临床试验数据中表现出更强更持久的作用活性，但也有报道指出，三代CAR可能会造成T细胞刺激阈值的降低，引起信号泄露，可能诱发细胞因子过量释放。
第四代Car-T细胞，在保留了第三代两个共刺激和激活信号的基础上，还进一步引入了分泌细胞因子(主要是IL-12)的基因，被称为TRUCK T细胞(T cell redirected for universal cytokine-mediated killing)。TRUCKs还可以用于病毒感染、代谢病与自身免疫病等领域。目前，四代CAR-T疗法已经在包括神经母细胞瘤在内的实体瘤治疗的临床试验中开展。
然而，对目前来说，第三、四代Car-T细胞发展仍未完善，仍有诸多问题有待解决，第二代Car-T细胞对于血液恶性肿瘤具有很好的疗效，是Car-T领域的主流。
CAR-T副作用
CAR-T治疗中最主要的副作用就是细胞因子风暴(cytokine release syndrome, CRS)，也是CAR-T技术在临床应用中一个最主要的不良反应。由于T细胞在体内的大量增殖，导致细胞因子释放出来，引起患者出现发热或发烧，肌痛，低血压，呼吸衰竭等症状，这是导致试验患者死亡的主要原因之一。
还有一个副作用是靶向非肿瘤细胞毒性。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CAR-T都会攻击表达相应抗原的肿瘤细胞和正常细胞。比如，针对CD19的CAR-T细胞治疗，导致B细胞发育不良，靶向HER2的CAR-T细胞会导致其他组织或器官遭受攻击，如心肺系统毒性。
CAR-T细胞疗法最新研究进展
DOI:10.1038/s41591-019-0421-7
来自北京大学肿瘤医院的朱军教授团队和南加州大学Si-Yi Chen教授团队合作在Nature Medicine上发表了最新研究，表明他们的新方法可以消除CAR-T疗法的严重副作用，使得这种疗法更加安全。
左图为患者的CT图，右图为所有患者的治疗效果统计
而在这个最新的CAR版本中，研究人员调整了CAR的序列和形状，使得这些CAR-T细胞可以杀伤癌细胞，但是产生的细胞因子更少，增殖速度更慢，因此血液有足够的时间清除细胞因子。这个改进版的CAR-T细胞可以在病人体内增殖并分化为记忆细胞，因此会产生强烈而持久的抗癌效应，同时不会引起毒副作用。
DOI: 10.1038/s41586-019-1054-1
文章中指出，肿瘤细胞竟然利用T细胞的胞啃作用，把自身可以被CAR-T细胞识别的抗原转移到CAR-T细胞上，这样在逃避CAR-T细胞攻击的同时，也成功离间了CAR-T细胞，使其自相残杀，从而导致治疗失败。
该团队研究发现，只有具有胞啃(trogocytosis)作用的CAR-T细胞，才会接受癌细胞上的靶抗原。胞啃作用是指淋巴细胞通过免疫突触，从抗原提呈细胞上获得了一部分表面分子的过程。胞啃作用在免疫应答过程中的作用尚不十分明确，可能对免疫反应的诱导和调节有重要作用，但在CAR-T治疗过程中，却成为癌细胞在免疫逃逸的同时引起CAR-T细胞的自相残杀的罪魁祸首。
DOI: 10.1093/brain/awz053
为了明确CAR-T相关神经毒性的临床症状，研究团队对2015年至2018年间收治于达纳-法伯/布里格姆和CAR- T细胞治疗妇女癌症中心(Dana-Farber/Brigham and Women's Cancer CenTer for CAR T-cell Therapy)的100名淋巴瘤患者进行了观察性队列研究。
他们的发现揭示了CAR-T治疗后神经症状的普遍流行。最常见的症状是脑病，这是一种引起混乱的脑部疾病，但也有其他症状，如头痛、震颤、虚弱和语言障碍。重要的是，这些影响大多是可逆的，而且症状几乎总是随着时间的推移而消失。此外，研究人员在他们的研究中发现了一种独特的活动或不活动模式。与治疗相关的神经功能障碍往往起源于代谢功能似乎不活跃的区域。这一发现对神经毒性的临床评估和影像学的应用具有重要意义。
CAR-T名词解释
CAR-T疗法就是嵌合抗原受体T细胞免疫疗法，英文全称Chimeric Antigen Receptor T-Cell Immunotherapy。这是一种治疗肿瘤的新型精准靶向疗法，近几年通过优化改良在临床肿瘤治疗上取得很好的效果，是一种非常有前景的，能够精准、快速、高效，且有可能治愈癌症的新型肿瘤免疫治疗方法。
T细胞也叫T淋巴细胞，是人体白细胞的一种，来源于骨髓造血干细胞，在胸腺中成熟，然后移居到人体血液、淋巴和周围组织器官，发挥免疫功能。其作用相当于人体内的“战士”，能够抵御和消灭“敌人”如感染、肿瘤、外来异物等。
在实验室，技术人员通过基因工程技术，将T细胞激活，并装上定位导航装置CAR（肿瘤嵌合抗原受体），将T细胞这个普通“战士”改造成“超级战士”，即CAR-T细胞，他利用其“定位导航装置”CAR，专门识别体内肿瘤细胞，并通过免疫作用释放大量的多种效应因子，它们能高效地杀灭肿瘤细胞，从而达到治疗恶性肿瘤的目的。
中文名：嵌合抗原受体T细胞免疫疗法
外文名：Chimeric Antigen Receptor T-Cell Immunotherapy
治疗范围
目前大部分CAR-T疗法还处于临床实验阶段，其中治疗范围集中在以下领域：
1.复发的急性B系淋巴细胞白血病（经过治疗缓解后再次发作），或者难治的急性B系淋巴细胞白血病（使用其他抗白血病治疗后病情没有缓解的）。
2.两种或两种以上方法治疗失败的大B细胞非霍奇金淋巴瘤。
3.CD19阳性复发、难治恶性淋巴瘤。
4.CD19治疗失败，CD22阳性的急性淋巴细胞白血病。
CAR-T疗法在其他抗肿瘤领域也有临床实验研究，但效果尚不明确。
治疗流程
标准的CAR-T治疗流程主要分为以下七个步骤进行：
1.评估病人是否符合CAR-T治疗的适应症
2.分离T细胞：通过外周血血细胞分离机从肿瘤病人血液中分离出单个核细胞，进一步磁珠纯化T细胞。
知识：T淋巴细胞(T lymphocyte)简称T细胞，是由来源于骨髓的淋巴干细胞，在胸腺中分化、发育成熟后，通过淋巴和血液循环而分布到全身的免疫器官和组织中发挥免疫功能。
3.改造T细胞：用基因工程技术，把一个含有能识别肿瘤细胞且激活T细胞的嵌合抗原受体的病毒载体转入T细胞，即把T细胞改造成CAR-T细胞。
4.扩增CAR-T细胞：在体外培养以大量扩增CAR-T细胞。一般一个病人需要几千万，乃至几亿个CAR-T细胞，体重越大，需要细胞越多。
5.CAR-T细胞回输入人体：把扩增好的CAR-T细胞通过静脉回输到病人体内，开始进行肿瘤细胞免疫治疗。
6.监控反应：严密监护病人身体反应，尤其是细胞输入体内后一至两周内可能发生剧烈不良反应。
7.评估治疗效果：多在回输CAR-T细胞后第15天和第30天评估对原发病的治疗效果。
整个疗程持续5周左右，其中上述第一步到第三步需要2周，花费时间较长。
不良反应
CAR-T疗法无疑为癌症治疗带来新希望，然而，这种疗法也有严重不良反应，主要是细胞因子释放综合征（也叫细胞因子释放风暴，CRS）和神经毒性。如果处理不及时可能会危及生命。所以输注CAR-T细胞后必须严密监测。
细胞因子释放综合征（CRS）发生原因是由于大量CAR-T细胞输入体内，导致免疫系统被激活，释放大量炎性细胞因子，从而使人体产生严重不良反应。该综合征的临床表现包括：高烧，发冷，恶心，疲劳，肌肉疼痛，毛细血管渗漏，全身水肿，潮红，低血压，少尿，心动过速，心功能不全，呼吸困难，呼吸衰竭，肝功能衰竭，肾功能损害等。
神经毒性发生原因目前不是很清楚，可能与CRS有关。临床表现包括头痛，谵妄，语言的部分能力丧失，反应迟钝，癫痫发作，昏迷等，甚至因脑水肿引起死亡。
过敏反应也是可以预见的不良反应，包括等。主要是皮疹，其他反应无法跟CRS区分，对于呼吸困难，水肿，血压下降等症状临床会归于CRS反应。
如何应对不良反应
无论国内还是国外，CAR-T疗法安全问题一直是大家关注的焦点。目前来看，CAR-T疗法发生不良反应是不可避免的，CAR-T疗法还没有完全精准到只针对肿瘤细胞，而对正常人体细胞不起效应。
CAR-T细胞回输病人体内后需要病情监测15天到4周。头15天需要住院严密监测不良反应。出院后4周内不能离医院太远，以方便到医院及时处理不良反应。
通过这几年的努力，目前治疗机构已经形成了一套对付CAR-T疗法的不良反应的方案，包括治疗细胞因子释放综合征的有效药物：降低血液中IL-6水平的抗IL-6受体抗体-托珠单抗，同时激素的使用可以很好地控制其不良反应（NCCN2018年immunotherapy治疗指南）
通过提高临床预见性，识别不良反应的高危因素，可以降低不良反应发生的概率。例如：通过在CAR-T细胞回输病人体内前在预化疗中加入降低肿瘤负荷的化疗方案，以降低病人体内肿瘤负荷，达到减轻治疗不良反应。
CAR-T细胞治疗过程中全血细胞减少非常常见，对于本身存在感染的患者，治疗过程中，极有可能加重感染，若病人感染未得到控制，暂时不宜回输CAR-T细胞，应该待感染有效控制后再用。同时对于治疗过程中出现全血细胞减少的病人，必要的抗生素治疗可以有效阻止感染的发生。对于CAR-T治疗后长期随访的病人，B细胞及免疫球蛋白数量的减少也非常常见，建议每月一次的免疫球蛋白检测及丙球的输注，可以有效避免因低球蛋白血症导致的凶险感染。
影响CAR-T疗法的因素
1.病人的自身情况：CAR-T疗法的首要条件是能够从病人身上收集足够的高质量的T细胞。某些病人，由于前期化疗，或者疾病很严重，体内T细胞数量和质量都无法满足CAR-T疗法所需要的T细胞。另外，脑内肿瘤负荷大的病人，考虑到致命的不良反应，也是不能马上用CAR-T疗法。
2.CAR-T的制造工艺和过程：CAR-T疗法过程很复杂和高端。涉及T细胞的筛选收集、基因改造、活化、培养、扩增、修饰等，每一步都需要精心的设计和质量控制，哪一步出现差错都会影响CAR-T疗法。比如，有案例显示，T细胞中混入了B细胞杂质，导致病人对CAR-T疗法产生抗性。这说明细胞的纯度非常重要。
3.肿瘤自身的特性：有研究显示，接受抗CD19和抗CD22的CAR-T细胞疗法后一年内有近一半的病人肿瘤复发。这和肿瘤逃逸和CART持续性有很大关系。如何找到更多的肿瘤靶点并尽可能杀尽肿瘤，如何增加CART在体内的持续性还是有待改进和开发。
4.治疗的不良反应：一般来说，有细胞因子释放风暴的不良反应，表明机体对治疗有反应，杀灭肿瘤有效果。但是严重不良反应往往需要提前采取措施中断CAR-T细胞在体内的杀灭作用。这是否会影响消灭肿瘤的最终效果，还有待进一步评估。
体内肿瘤负荷：最近纪念斯隆·凯特琳癌症研究中心（MSKCC）的研究显示，CAR-T细胞治疗前体内肿瘤负荷较轻（异常增生的原始细胞<5%）的患者，他们的治疗效果更好，长期缓解率更高。
另外，上述实验也显示，CAR-T细胞治疗后完全缓解率与病人是否进行过骨髓移植、化疗种类、患者年龄、做过几种治疗以及CAR-T的剂量等因素基本上都没有关系。
-
焦点事件
