ProteinSimple

分析测试百科网 > 行业资讯 > 微信文章

天价CAR-T细胞治疗有啥副作用？

ProteinSimple

2022.1.07

细胞治疗

顾名思义，是指利用活细胞进行治疗，也就是说，药是“活细胞”。CAR-T（Chimeric Antigen Receptor T-Cell）疗法，作为细胞治疗的一种，截至目前，全球共批准上市了 6 款 CAR-T 疗法产品，价格昂贵。那么，和其他药物一样，是否存在“副作用”，毕竟是药三分毒......今天，我们来浅谈CAR-T细胞治疗的副作用之一：细胞因子释放综合症（CRS：Cytokine Release Syndrome）。

CRS产生机制

细胞治疗过程中，改良后的CAR-T细胞，回输至人体，快速诱导免疫激活，高度增值的T细胞和各种促炎细胞因子的超生理水平诱发（包括IL-1、IL2、IL-6、IL15、IFN-γ、 TNFα,、 Angiopoietin 1&2和GM-CSF等等），可能会引起CRS，其发生率为42-100%，0-46%的患者在输注CAR-T细胞后出现严重的CRS。临床表现为发热，肌痛和乏力。并可发展为危及生命的休克，低氧和毛细血管渗漏。临床上对CRS的衡量，可采用实验室炎症标志物（C反应蛋白、铁蛋白等等）、儿茶酚胺和细胞因子等检测手段。

图1. CRS产生机制

CAR-T细胞的激活和靶细胞焦亡：根源因素

CAR-T细胞和肿瘤细胞相遇后，宿主旁观者细胞（例如，巨噬细胞）被激活，导致细胞因子稳态失衡。大量细胞因子引发内皮细胞激活，导致与CRS相关的全身症状。识别肿瘤抗原后，CAR-T细胞释放大量穿孔素/颗粒酶和细胞因子，包括TNF-α和IFN-γ，导致肿瘤细胞焦亡（Pyroptosis）。

肿瘤细胞焦亡与细胞凋亡（Apoptosis）不同，其特点是细胞肿胀、裂解和之后的细胞内容物与促炎症因子释放。细胞焦亡被视为CRS的开始，由颗粒酶B（GZMB）和颗粒酶A（GZMA）介导的两条通路可能参与其中。GZMA和GZMB都可以通过穿孔蛋白形成的孔隙进入细胞。随后，GZMB直接或通过激活Caspase-3裂解焦孔素E（Gasdermin E：GSDME）。GZMA直接裂解焦孔素B（Gasdermin B：GSDMB），使其活化。被C端掩盖的Gasdermin的N域可以被释放，并在细胞膜上寡聚形成孔隙，导致细胞活力下降，气泡从质膜吹出，细胞肿胀，最终导致细胞裂解。

巨噬细胞激活：关键调节

越来越多的研究表明，单核细胞和巨噬细胞是与CRS有关的炎症细胞因子的主要来源。巨噬细胞可被损伤相关分子模式（DAMPs）激活，包括，高迁移率族蛋白-1（HMGB1）、5′-三磷酸腺苷（ATP）和双链DNA（dsDNA）。它们是肿瘤细胞焦亡的产物。

HMGB1能与巨噬细胞表面的Toll样受体2（TLR2）和TLR4结合。之后，适配蛋白、骨髓分化出反应蛋白88（MyD88）和含TIR域的适配蛋白，诱导IFNβ（TRIF）招募，并激活丝裂原激活蛋白激酶（MAPKs）和IκB激酶（IKK）。MAPKs和IKK通过转录因子激活蛋白1（AP-1）和核因子κB（NF-κB）调节多种细胞因子的释放，包括IL-6和IL-1β。

ATP被巨噬细胞上的P2X7受体识别，可诱导细胞质中的NOD-、LRR-和Pyrin域蛋白3（NLRP3）激活，并招募与凋亡相关的斑点蛋白（ASC）和Pro-Caspase-1形成NLRP3 炎症小体，随后导致Caspase-1的成熟。一方面，Caspase-1负责pro-IL-1β裂解和IL-1β的分泌；另一方面，Caspase-1将焦孔素D活化，并导致巨噬细胞焦亡。焦化的巨噬细胞因此产生更多的DAMPs和促炎因子，形成恶性循环，导致巨噬细胞的进一步激活。

dsDNA介导的黑色素瘤2（AIM2）炎症小体通路缺失，可能参与了Caspase-1的形成。巨噬细胞吞噬由焦亡的肿瘤细胞释放出的dsDNA，并激活细胞质中的AIM2炎症小体，它是一个dsDNA传感器。与NLRP3炎症小体通路类似，激活的AIM2形成AIM2/ASC-Pro-Caspase-1复合物，触发Caspase-1依赖的IL-1β成熟，从而导致CRS加重。

除了 "焦亡-DAMPs-巨噬细胞 "模式外，巨噬细胞还可以被CAR-T细胞产生的细胞因子招募和激活，例如TNF-α、IL-2、GM-CSF和IFN-γ。CAR-T细胞和巨噬细胞之间的接触，CD40配体（CD40L）与CD40的相互作用，也可能在触发IL-6和IL-1的释放和诱导型一氧化氮合成酶（iNOS）的表达发挥作用。iNOS刺激 NO 的产生，导致血管扩张和血流动力学不稳定，这是CRS常见的临床表现之一。

另外，CAR-T细胞和恶性细胞共培养后会产生儿茶酚胺，也可能参与细胞因子的释放。通过结合巨噬细胞表面的α1-肾上腺素受体（AR），儿茶酚胺可以增强AIM2/ASC-Caspase-1途径，并进一步促进IL-1β的产生和巨噬细胞的焦化。此外，儿茶酚胺会在巨噬细胞中形成一个自我放大的前馈环路，进一步促进儿茶酚胺、IL-6和其他细胞因子的释放，包括巨噬细胞炎症蛋白（MIP）-1α、IFN-γ、IL-2和TNF。单核细胞也可能是CRS中IL-6和IL-1的关键介质和主要来源，曾有报道，在CAR-T细胞治疗前去除单核细胞，可以保护小鼠免受致命CRS的伤害。

IL-6和内皮细胞的激活：核心途径

在单核细胞/巨噬细胞释放的细胞因子中，包括IL-6、IL-1、IL-2、TNF-α、GM-CSF 和IFN-γ，IL-6起着核心作用。值得注意的是。除了巨噬细胞和单核细胞外，树突状细胞、内皮细胞，甚至是CAR-T细胞都被认为参与了IL-6的产生。IL-6主要通过与膜结合IL-6受体（mIL-6R）（经典信号传导）或sIL-6R（反式信号传导）和另一种膜蛋白gp130结合，来激活其下游的Janus激酶（JAK）、信号转导剂和转录激活剂3（STAT3）。gp130广泛表达，而mIL-6R主要在肝细胞和免疫细胞中表达。不表达mIL-6R的细胞，例如，内皮细胞，被反式信号传导激活，其中IL-6与sIL-6R结合并在血清中形成复合物，引发细胞膜上gp130的二聚化。

因此，被激活的内皮细胞会分泌额外的IL-6和其他促炎症因子，如血管内皮生长因子（VEGF）、IL-8、单核细胞趋化蛋白-1（MCP-1）和凝血酶原激活剂抑制剂-1（PAI-1），导致细胞因子释放和炎症反应放大的正向循环。

此外，内皮细胞会受到细胞因子损伤，导致血管通透性和渗漏增加、水肿、器官灌注不足、凝血病和器官功能障碍。

细胞因子检测

连续监测CAR-T细胞治疗输注前后，患者的细胞因子动态变化水平有什么重要意义呢？来自美国佛罗里达H. Lee Moffitt癌症中心的科学家，在一个由75名大B细胞淋巴瘤患者的队列中，确定使患者处于严重毒性或治疗相关死亡的高风险因素，这些患者均接受了CD19靶向CAR -T细胞产品（Yescarta：Axicabtagene Ciloleucel）的治疗。来自Kite Pharma的Yescartata已于2021年3月，被美国食品药品监督管理局（FDA）批准上市。

在清除淋巴细胞的化疗（Lymphodepleting Chemotherapy）前，CAR-T输注当天，以及患者住院期间每天测量血清细胞因子（GM-CSF, IL1β, IL2, IL6, IL15, IFNγ, TNFα, 和Angiopoietin 1&2均利用ProteinSimple品牌全自动ELISA检测平台Ella检出）和儿茶酚胺水平。

此处应有广告：我的英文名叫Ella，中文名叫全自动微流控ELISA检测平台，我来自ProteinSimple，我能解放你的双手，让你体会到什么叫“放纵的滋味”。我人如其名，用过的都“爱啦”。

图2. 细胞因子检测

研究发现，治疗前的IL-6水平与危及生命的CRS之间存在关联。即促炎症状态和不利的肿瘤微环境（TME）预先使患者暴露在CAR-T细胞治疗后相关的免疫毒性风险中。需要根据患者的风险来制定毒性管理策略，从而降低发病率和死亡率。

正如本文通讯作者H. Lee Moffitt癌症中心医学主任Marco Davila博士所说，“在治疗前确定哪些患者在接受CAR-T细胞治疗后可能更容易出现严重的毒副作用，可以让我们更好地定制针对他们的治疗方案，以缓解或减少这些不良反应。”

因此，在深入了解CRS的发生机制，知道在CAR-T输注前IL-6水平与治疗后的免疫毒性高度相关，我们即可提前利用药物进行干预。例如，使用托珠单抗（抗IL-6R抗体）等药物阻断IL-6R，降低CAR-T治疗后的免疫毒性风险，将“副作用”扼杀在萌芽。

图3. 针对CAR-T相关毒性治疗方案

参考文献：

1. Faramand, Rawan et al. “Tumor Microenvironment Composition and Severe Cytokine Release Syndrome (CRS) Influence Toxicity in Patients with Large B-Cell Lymphoma Treated with Axicabtagene Ciloleucel.” Clinical Cancer Research, 2020.

2. Siegler, Elizabeth L, and Saad S Kenderian. “Neurotoxicity and Cytokine Release Syndrome After Chimeric Antigen Receptor T Cell Therapy: Insights Into Mechanisms and Novel Therapies.” Frontiers in Immunology, 2020.

3. Xiao, Xinyi et al. “Mechanisms of cytokine release syndrome and neurotoxicity of CAR T-cell therapy and associated prevention and management strategies.” Journal of Experimental & Clinical Cancer Research, 2021.

ProteinSimple

天价CAR-T细胞治疗有啥副作用？

周锦帆