2023年05月28日发布 | 1090阅读
肿瘤

CAR T细胞治疗脑肿瘤的进展

钱春华

浙江大学医学院附属第二医院

邱天明

复旦大学附属华山医院

王知秋

复旦大学附属华山医院

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美国阿肯色医科大学神经外科的Analiz Rodriguez等撰写脑肿瘤的CAR T细胞治疗及其靶点的综述,发表于2023年2月的《Brain Research Bulletin》在线。


——摘自文章章节

Ref: Guzman G, et al. Brain Res Bull. 2023 May;196:76-98. doi: 10.1016/j.brainresbull.2023.02.014. Epub 2023 Feb 23.


研究背景




由于传统的手术和放、化疗治疗脑肿瘤的疗效有限,目前逐渐开展通过干预肿瘤发生的特定蛋白靶向治疗以及促进宿主免疫系统杀灭肿瘤细胞的免疫疗法。经T细胞修饰的嵌合抗原受体(chimeric antigen receptors,CAR)由抗体或配体衍生的胞外结构域和铰链、跨膜结构域及T细胞信号结构域三部分融合组成。CAR T细胞不依赖组织相容性复合体(MHC)识别肿瘤抗原,可绕开MHC下调的肿瘤免疫逃逸机制。CAR T细胞因不同的胞内信号结构域经历四代进化。美国阿肯色医科大学神经外科的Analiz Rodriguez等撰写脑肿瘤的CAR T细胞治疗及其靶点的综述,发表于2023年2月的《Brain Research Bulletin》在线。

研究结果



有关成人脑肿瘤的CAR T细胞治疗及其靶点:
胶质母细胞瘤(GBM):
胶质母细胞瘤是成人常见的原发性恶性脑肿瘤,肿瘤发展过程中出现特定的遗传学改变;包括以下分子学特性和变异:


IL-13Rα2是一种单体高亲和力的白细胞介素-13(IL-13)受体,在75%以上的GBM中表达;通常除睾丸组织中高表达外,人体其它部位无表达,使之成为CAR T细胞治疗的理想靶抗原。第一代靶向IL-13Rα2的CAR T细胞已经进入临床试验阶段。在3例颅内给药患者中,2例显示出短暂的抗胶质瘤活性。第二代IL-13Rα2CAR(IL-13BB)T细胞对异种移植瘤模型仅单次注射较低剂量即可获得明显的疗效。最近,第三代CAR将CD28和4-1BB作为CD3结构域的共刺激链,有望改善T细胞持久性与抗瘤活性。


EGFR的III突变体(EGFRvIII)在正常组织中表达极低,而在50% GBM中表达。2017年首次人体研究时,纳入10例复发性EGFRvIII阳性GBM患者,接受单次静脉注射第二代(4-1BB,CD3)人源化抗EGFRvIII-CAR T细胞,表明CART细胞可以运输到大脑并导致GBM中抗原表达下降。


EphrinA型受体(EphA2)是一种跨膜糖蛋白;EphA2在正常组织中表达有限,而在GBM强烈表达。第二代靶向EphA2CART细胞已在体内外临床前研究中观察到肿瘤缩小。一项体外研究显示,具有CD28、4-1BB信号域的三种CAR T细胞在表型和效应功能上没有显著差异。最近,纳入3例EphA2阳性复发性GBM患者的首次人体试验发现,T细胞能够穿过血脑屏障并在宿主肿瘤微环境(TME)中扩增。但EphA2-CAR T的持久性需要进一步研究。


人表皮生长因子受体2(HER2)在高达80%的GBM中过表达,但在正常中枢神经系统组织中表达有限。第二代抗HER2 CAR T细胞治疗GBM的1期试验中,15例患者中,7例HER2-CAR T细胞静脉注射6周后HER2-CAR仍存在,18个月后再未检测到。MRI的肿瘤评估显示,输注后6周有1例患者部分缓解,7例患者疾病稳定。

GBM患者的肿瘤异质性促使人们开发靶向多种肿瘤抗原的CAR T细胞。HER2和IL-13Rα2scFv结构域串联CAR(TanCAR)T细胞显现体外抗肿瘤活性增强和持续。第二代CD28信号域HER2、IL-13Rα2和EphA2靶向的UCAR T细胞在GBM异种移植瘤中表达高而持久的抗肿瘤作用,显著延长患者的生存期。


转移性脑肿瘤:
脑转移的全身治疗主要基于原发肿瘤的分子生物标志物。但分析显示,53%脑转移瘤含有原发灶中未检测到的潜在靶向突变;大脑微环境也可能导致转移瘤的空间异质性,造成原发癌与转移肿瘤的差异,致使靶向治疗失败;因此需要用肿瘤组织、脑脊液和体液活检等提供其精确的遗传学特征。大约20%-25%的乳腺癌存在HER2过表达,50%以上的HER2+乳腺癌患者发生脑转移。最近开发的两种第二代HER2-CAR-4-1BB/CD28CART细胞的体内外试验发现,与CD28相比,4-1BB刺激具有进一步的治疗持久性。目前脑室内给药的1期临床试验正在招募患者。


有关儿童脑肿瘤的CAR T细胞治疗及其靶点:

弥漫性中线胶质瘤(DMG):

又称弥漫性内生型桥脑胶质瘤(DIPG),是一种起源于脑干的恶性肿瘤,为儿童脑肿瘤死亡的主要原因。在2016年世界卫生组织(WHO)中枢神经系统肿瘤分类中归为H3K27M突变型弥漫性中线胶质瘤。


生物标记物GD2是一种糖鞘脂,在正常组织中的表达有限。研究发现,所有H3K27M+DIPG培养物中都有GD2高表达。在第二代人GD2-BBz-CAR T细胞体外研究观察到细胞因子的产生和杀伤作用。在小鼠异种移植瘤模型研究中显示,所有暴露于GD2-CAR T细胞的小鼠均呈现肿瘤完全清除。4例患者的临床研究初步显示,3例在静脉输注GD2-CAR T细胞后获得放射学和临床表现的改善,在第二次输注后改善更明显。


B7-H3(CD276)是一类重要的免疫检查点分子,可通过共刺激和共抑制信号调节免疫反应。B7-H3的过表达已成为理想的候选靶点。临床前体研究显示,第二代(4-1BB)B7-H3 CAR T细胞在儿童肿瘤中的作用,由于IFN-γ、TNFα和IL-2的产生,显著地延长髓母细胞瘤和DIPG小鼠的生存期。


髓母细胞瘤(MB):

为儿童最常见的恶性肿瘤,占所有小儿原发性中枢神经系统肿瘤的20%。


大约在40% MB患者中,观察到HER2表达。2007年首次报道CAR T细胞在体外杀死HER2+髓母细胞瘤,在原位异种模型中也可致使肿瘤消退。第一代HER2-CAR T细胞治疗的12只荷瘤小鼠存活率明显高于10只未治疗的对照组小鼠,但肿瘤最终都复发。之后,使用具有CD3信号结构域和4-1BB共刺激结构域的第二代HER2-CAR T细胞的疗效显示,改善和持久的肿瘤缩小。目前正在进行脑室内给药的1期临床试验。


泛癌抗原B7-H3在髓母细胞瘤中有中、高表达水平。最近的一项研究显示,B7-H3在96%小儿MB瘤中表达。第二代B7-H3 CAR T细胞在髓母细胞瘤异种移植瘤的疗效明显。目前正在进行儿童髓母细胞瘤第二代B7-H3 CAR T细胞的临床试验。


PRAME是一种睾丸癌抗原(CTA),在睾丸中表达,在其它正常组织表达有限,大约80%髓母细胞瘤中表达PRAME。最近的一项研究检测PRAME衍生肽SLL特异性CAR T细胞在原位髓母细胞瘤模型中显示一定的疗效。


室管膜瘤:

室管膜瘤是儿童中第三大常见脑肿瘤,占小儿中枢神经系统肿瘤的8%-10%。HER2、IL-13Rα2、EphA2和Survivin在室管膜瘤中过表达。Survivin是凋亡蛋白抑制剂IAP家族的成员,在绝大多数癌症中过表达。最近发表的一项HER2单价和EphA2、HER2、IL-13Rα2三价(TRI)CAR T细胞治疗室管膜瘤的临床前研究表明,单价或TRI CAR T细胞治疗室管膜瘤很有前景,但由于复发率高,需要进一步研究抗瘤持久性。


有关CAR T治疗脑肿瘤的挑战:

CAR T治疗脑肿瘤的研究中,识别肿瘤新抗原靶点对于防止脱靶至关重要。


目前治疗脑肿瘤的给药方式,包括静脉、脑室内和肿瘤内给药。CAR T细胞治疗脑肿瘤的困难在于血脑屏障。主要问题是通过何种给药方法既能对肿瘤产生最有效的作用,又能对正常组织产生较小的毒性。


局部肿瘤微环境可影响CAR T细胞抗肿瘤活性的有效性和持久性。成人和儿童脑肿瘤具有异质的TME,不同的TME成分可引起不良反应。


研究结论



CAR T细胞治疗脑肿瘤特异性的不良反应包括,细胞因子释放综合征(cytokine release syndrome,CRS)和神经毒性。CRS的标志性特征与细胞因子水平升高有关,最典型的是IL-10、IL-6和IFN。神经毒性称为免疫效应细胞相关神经毒性综合征(ICANS),目前对ICANS的了解甚少,患者可出现各种不同程度的神经功能症状。


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