CAR-T cell therapy: current limitations and potential strategies

Chimeric antigen receptor (CAR)-T cell therapy is a revolutionary new pillar in cancer treatment. Although treatment with CAR-T cells has produced remarkable clinical responses with certain subsets of B cell leukemia or lymphoma, many challenges limit the therapeutic efficacy of CAR-T cells in solid tumors and hematological malignancies. Barriers to effective CAR-T cell therapy include severe life-threatening toxicities, modest anti-tumor activity, antigen escape, restricted trafficking, and limited tumor infiltration. In addition, the host and tumor microenvironment interactions with CAR-T cells critically alter CAR-T cell function. Furthermore, a complex workforce is required to develop and implement these treatments. In order to overcome these significant challenges, innovative strategies and approaches to engineer more powerful CAR-T cells with improved anti-tumor activity and decreased toxicity are necessary. In this review, we discuss recent innovations in CAR-T cell engineering to improve clinical efficacy in both hematological malignancy and solid tumors and strategies to overcome limitations of CAR-T cell therapy in both hematological malignancy and solid tumors.Subject terms: Immunotherapy, Cancer immunotherapy     

CAR-T细胞治疗突破实体肿瘤微环境新策略的研究进展

免疫治疗可通过提高患者自身免疫力以达到抗肿瘤目的,其中嵌合型抗原受体修饰T细胞(chimeric antigen receptor modified T cells,CAR-T)在血液系统肿瘤中已显现出良好疗效。实体肿瘤微环境(tumor microenvironment,TME)中免疫抑制细胞及分子等可限制CAR-T细胞在肿瘤部位浸润及其在浸润部位产生细胞毒作用。因此CAR-T细胞治疗在血液系统肿瘤中的显著疗效未在实体肿瘤中呈现。本文就如何突破TME限制,提高CAR-T细胞归巢能力及细胞毒作用,从而提高其在实体瘤中的疗效做一综述。     

过继性T细胞治疗在非小细胞肺癌中的研究进展

T细胞是获得性抗肿瘤免疫的重要细胞亚群,但肿瘤组织中的T细胞数量少,且处于免疫抑制甚至耗竭状态,这是导致肿瘤免疫逃逸和免疫检查点抑制剂等抗肿瘤免疫治疗效果不佳的重要原因。过继性T细胞治疗主要包括肿瘤浸润淋巴细胞（tumor-infiltrating lymphocytes,TILs）、嵌合抗原受体T细胞（chimeric antigen receptor T-cell,CAR-T）、T细胞受体工程化T细胞（T-cell receptor engineering T cell,TCR-T）治疗,其通过体外筛选扩增富集肿瘤特异性T细胞或通过基因改造赋予T细胞新的抗原特异性（CAR-T、TCR-T）,有效克服了肿瘤浸润T细胞不足的缺陷。虽然过继性T细胞治疗在非小细胞肺癌（non-small cell lung cancer,NSCLC）中的研究起步较晚,但已显示治疗的安全可行性和初步抗肿瘤效果,值得进一步深入研究。本文将对TILs、CAR-T、TCR-T的原理、培养方法、生物学特征以及在NSCLC治疗中的研究进展进行综述,以期为优化临床研究设计和开展新型NSCLC免疫治疗提供新思路。      

CAR-T细胞免疫治疗肿瘤的毒副反应及临床对策

嵌合抗原受体T细胞(chimeric antigen receptorT cell,CAR-T)是肿瘤免疫治疗的重要手段,具有较强的抗肿瘤活性,但临床毒副反应明显.CAR-T细胞可通过识别共表达靶抗原及交叉抗原的组织等机制,引起肿瘤溶解综合征(tumor lysis syndrome,TLS)和细胞因子释放综合征(cytokine release syndrome,CRS)等全身性损伤.有效监测和及时处理是防治毒副反应的关键,本文结合多个CAR-T细胞治疗肿瘤临床研究的结果与经验,对CAR-T细胞治疗肿瘤的相关毒副反应及临床对策作一阐述.     

CAR-T细胞治疗实体瘤的现存挑战及优化策略

近年来,嵌合抗原受体T细胞（chimeric antigen receptor T-cell,CAR-T）疗法在血液肿瘤治疗中取得了突破性进展。然而,由于实体瘤异于血液肿瘤的特性,CAR-T在实体瘤治疗中并未取得很好的疗效。限制CAR-T疗效的关键因素主要包括实体瘤细胞本身及其特殊的肿瘤微环境（tumor microenvironment,TME）两方面,在CAR-T向肿瘤组织部位浸润、CAR-T在TME中维持抗肿瘤活性以及CAR-T对肿瘤细胞的靶向性识别杀伤等多个过程中损害CAR-T功能。为了解决这些问题,越来越多的临床前研究提出了潜在有效的解决办法,相应的临床研究也相继开展。本文将对CAR-T细胞治疗实体瘤的现存挑战及相应的优化策略进行综述,以期为CAR-T疗法的未来探索提供参考。      

血液肿瘤CAR-T细胞治疗的现状与挑战

过继性细胞免疫疗法（adoptive cellular immunotherapy,ACI）是药物开发中一种全新模式,目前已具备在肿瘤疾病中带来临床益处的明确证据。其中嵌合抗原受体修饰的T细胞（chimeric antigen receptor-modified T cells,CAR-T）疗法利用基因工程技术重编程T细胞,使其具备非主要组织相容性抗原复合物（major histocompability complex,MHC）限制性的靶向结合并杀伤肿瘤细胞的能力,并在急性B淋巴细胞性白血病（B-cell acute lymphoblastic leukemia,B-ALL）、非霍奇金淋巴瘤（non-Hodgkin's lymphoma,NHL）、多发性骨髓瘤（multiple myeloma,MM）患者中展现出显著的缓解率,为难治复发性血液肿瘤疾病提供了治愈希望,因此多项商品化CAR-T产品也获批应用于临床,开拓了肿瘤免疫治疗的新时代。然而,细胞因子释放综合征（cytokine release syndrome,CRS）、免疫效应细胞相关神经毒性综合征（immune effector cell-associated neurotoxicity syndrome,ICANS）和其他并发症的发生是其应用的安全性挑战,并且部分患者发生CAR-T治疗无效或复发,需要提出优化CAR-T细胞疗法的新策略,在不同水平强化肿瘤清除作用,以确保安全性和有效性。本文对血液肿瘤领域的CAR-T细胞疗法临床研究进展进行综述,并归纳了下一代CAR-T细胞疗法面临的主要挑战,为拓展CAR-T细胞基础研究及临床转化研究方向提供思路。      

个体化肿瘤特异TCR的筛选策略

基因修饰T细胞疗法在肿瘤治疗领域取得突破性进展，主要包括嵌合抗原受体基因修饰T（chimeric antigen receptor engineered T，CAR-T）细胞和T细胞受体基因修饰T（T-cell receptor modified T，TCR-T）细胞。虽然CAR-T细胞疗法在血液系统 肿瘤治疗领域呈现良好的临床治疗效果，但CAR-T细胞仅能识别肿瘤细胞膜抗原（占细胞全部抗原的比例约10%），而TCR-T细 胞可以识别人白细胞抗原（human leukocyte antigen，HLA）提呈的细胞内抗原，因此TCR-T细胞可以识别更多种类的肿瘤抗原，进 而实现对CAR-T细胞的合理补充。由于TCR-T细胞需要同时识别细胞内抗原和对应的HLA，而不同患者的HLA分型和表达的 肿瘤抗原都可能存在巨大差异，因此有必要为每个/每类肿瘤患者定制个体化的TCR-T细胞，其中的关键为筛选特异识别肿瘤抗 原的TCR。当前主要有筛选靶向“已知”肿瘤抗原TCR和筛选靶向“未知”肿瘤抗原TCR的两种策略，但其各有适用性，应针对每 个患者制定适合的筛选方法，以制备多种肿瘤特异性TCR-T细胞，从而实现个体化TCR-T细胞的肿瘤治疗。     

Chimeric antigen receptor-T cell therapy for solid tumors require new clinical regimens

Introduction: Chimeric antigen receptor modified T cell (CAR-T) therapy has achieved encouraging breakthroughs in the treatment of hematological malignancies. Nevertheless, this success has not yet been extrapolated to solid tumors. This review focuses on new clinical regimens that could improve the therapeutic efficacy of CAR-T in solid tumors.

Areas covered: Herein, the authors reviewed recent clinical trials using CAR-T therapies for the treatment of solid tumors. Specifically, this review covered the following areas: (1) the current status of CAR-T cells in the treatment of solid tumors; (2) the major factors constraining the efficacy of CAR-T cells in solid tumors; and (3) opinions regarding the future of CAR-T as a treatment for solid tumors.

Expert commentary: While some recent studies have shown promising results, the ultimate success of CAR-T therapies in solid tumor patients will require the following improvements to clinical regimens: (1) local delivery of CAR-T cells; (2) combination of CAR-T cells with chemotherapeutic drugs to treat metastatic tumors; (3) combination of CAR-T with immune checkpoint inhibitors; (4) combination therapy using CAR-T cells targeting two different antigens; and (5) the use of CAR-T as a strategy to prevent tumor recurrence and metastasis after radical resection.     

树突状细胞临床治疗实体瘤：峰回路转

肿瘤免疫细胞疗法展现了良好的临床抗肿瘤前景。树突状细胞（DC）识别肿瘤抗原作为机体免疫响应的关键起始步骤,捕获肿瘤抗原后分化成熟,在淋巴结将抗原信号提呈给CD4+ T细胞、CD8+ T细胞等免疫细胞,激发抗肿瘤效应,应用于肿瘤治疗,尤其是实体瘤,被寄予厚望。但由于实体瘤TME复杂的结构特点、DC和T/B 细胞免疫响应的机制不清晰等问题犹如崇山峻岭摆在眼前,故未能形成关键理论和技术突破。以CAR-T 细胞为代表的精准细胞免疫疗法已表现出优势,但仍面临抗原选择瓶颈。DC治疗性疫苗在临床试验中表现出良好的疗效和安全性,随着DC在TME中关键作用机制的进一步揭示,研究者的目光重新聚焦在DC抗肿瘤效应,推动着DC与其他手段的联合疗法、工程化DC疫苗等实体瘤治疗方案从基础向临床转化,目前正迈入DC临床治疗实体瘤的新阶段。本文系统地对DC治疗实体瘤的临床研究进展、实体瘤TME中DC的种类及其抗肿瘤机制、工程化DC疫苗,以及面临的挑战和应对策略等问题进行了评述。     

嵌合抗原受体T细胞技术及其临床应用

嵌合抗原受体 T 细胞（CAR-T）疗法是利用基因改造技术,使 T 细胞表达肿瘤特异性嵌合抗原受体,以抗原依赖、非主要组织相容性复合体（MHC）限制的方式结合肿瘤抗原,肿瘤相关抗原（TAA）的单链抗体（scFv）和 T 细胞的活化序列在体外进行基因重组,形成重组质粒。在体外通过转染技术,转染经纯化与大规模扩增后的 T 细胞,启动并活化特异性杀伤肿瘤反应,其临床细胞治疗的应用显示出高效性,在白血病、淋巴瘤、黑色素瘤等恶性肿瘤治疗中均显示出良好的抗肿瘤效应,使得 CAR-T 技术成为主流细胞治疗手段。     

Fueling chimeric antigen receptor T cells with cytokines

Chimeric antigen receptor (CAR)-T therapy started a new era of tumor treatment, especially for hematological malignancies. However, many challenges remain, including low-level proliferation and short-term persistence, insufficient CAR T-cell trafficking, suppressive tumor microenvironment (TME), frequent adverse events and the unaffordable manufacturing process. Cytokines are pleiotropic hormones involved in multiple processes of immunity, including activation, expansion, differentiation, and migration of immune cells. Both pre-clinical models and clinical trials showed that armoring CAR-T cells with cytokines strengthened the anti-tumor responses of CAR T cells. This review looked into the key role of cytokines as a promoter of anti-tumor activities of CAR-T cells and consequently a facilitator of clinical translation, mainly, from cytokines of the common γ-chains family, chemokines and chemokine receptors, immunosuppressive molecules and pro-inflammatory cytokines.     

CAR-T细胞治疗实体肿瘤的新策略

[摘要] 嵌合型抗原受体修饰T(chimeric antigen receptor modified T,CAR-T)细胞治疗作为一种新的过继性免疫疗法在血液肿瘤中已取得了较好的疗效。在实体肿瘤中,肿瘤微环境中存在大量免疫抑制细胞、免疫抑制分子以及胞外基质,对迁移的CAR-T细胞的细胞毒性效应产生抑制作用,在实体肿瘤内严重抑制CAR-T细胞的抗肿瘤效力。同时,大多数实体肿瘤存在肿瘤异质性且缺乏相对特异性肿瘤抗原,CAR-T细胞在实体肿瘤部位的归巢能力差并伴随着脱靶效应,使其在实体瘤中的疗效欠佳。与血液肿瘤相比,实体瘤具有复杂的生物学特性,需要针对性的策略才能保证CAR-T细胞抗肿瘤长期有效。本文就CAR-T 细胞的发展、在实体瘤治疗中的困惑及治疗策略的研究进展作一阐述。     

CAR-NK在实体瘤治疗中的研究进展

瘤免疫细胞治疗近年来备受瞩目。嵌合抗原受体T(chimeric antigen receptor engineered T-cell,CAR-T)细胞用于治疗血液系统恶性肿瘤已经颇见成效,但在实体瘤治疗方面却存在不足。由于具有不同于T细胞的非特异性杀伤肿瘤细胞的能力,CAR修饰的自然杀伤(nature killer,NK)细胞逐渐成为研究热点。目前,广泛的临床前研究证明了CAR-NK细胞疗法的安全性和有效性,尤其在实体瘤治疗方面,展现出了优于CAR-T细胞的应用前景。然而,CAR-NK细胞疗法仍存在一些局限性,需要进一步研究以期实现其临床转化。     

Inhibition of MEK pathway enhances the antitumor efficacy of chimeric antigen receptor T cells against neuroblastoma

Disialoganglioside (GD2)-specific chimeric antigen receptor (CAR)-T cells (GD2-CAR-T cells) have been developed and tested in early clinical trials in patients with relapsed/refractory neuroblastoma. However, the effectiveness of immunotherapy using these cells is limited, and requires improvement. Combined therapy with CAR-T cells and molecular targeted drugs could be a promising strategy to enhance the antitumor efficacy of CAR T cell immunotherapy. Here, we generated GD2-CAR-T cells through piggyBac transposon (PB)-based gene transfer (PB-GD2-CAR-T cells), and analyzed the combined effect of these cells and a MEK inhibitor in vitro and in vivo on neuroblastoma. Trametinib, a MEK inhibitor, ameliorated the killing efficacy of PB-GD2-CAR-T cells in vitro, whereas a combined treatment of the two showed superior antitumor efficacy in a murine xenograft model compared to that of PB-GD2-CAR-T cell monotherapy, regardless of the mutation status of the MAPK pathway in tumor cells. The results presented here provide new insights into the feasibility of combined treatment with CAR-T cells and MEK inhibitors in patients with neuroblastoma.     

CAR-T治疗难治/复发B细胞肿瘤患者后继发第二肿瘤2例并文献复习

目的分析基于嵌合抗原受体修饰的T细胞(chimeric antigen receptors-modified T cells,CAR-T)疗法在难治/复发B细胞肿瘤患者治疗中的临床特点及疗效。方法回顾分析2例B细胞肿瘤患者接受CAR-T治疗后继发第二肿瘤的病例资料并复习相关文献。结果1例诊断为滤泡性淋巴瘤,接受CD19及CD22 CAR-T治疗后,无进展生存期为28个月,后继发腺癌;1例诊断为急性B淋巴细胞白血病,接受CD19 CAR-T治疗后,无进展生存期为14个月,后继发急性髓系白血病。结论CAR-T治疗在B细胞肿瘤患者治疗中取得巨大突破,但这一疗法在临床应用中仍存在诱发第二肿瘤等远期不良反应,在临床实践中需要长期随访与总结。     

重组人促血小板生成素在多发性骨髓瘤患者自体外周血干细胞移植中的临床应用

目的探讨重组人促血小板生成素(recombinant human thrombopoietin,rhTPO)在多发性骨髓瘤(multiple myeloma,MM)患者自体外周血干细胞移植(autologous peripheral blood stem cell transplantation,APBSCT)中的临床价值。方法分析2010年1月至2019年12月本中心收集的CD34+自体造血干细胞数目低于2×10^(6)/kg(患者体重)并完成APBSCT的MM患者的临床资料,比较单用粒细胞集落刺激因子(granulocyte colony-stimulating factor,G-CSF)及G-CSF联合rhTPO在APBSCT中促进骨髓造血重建的差异。结果根据APBSCT期间应用造血生长因子的不同,将患者分为G-CSF组(n=39)和G-CSF+rhTPO组(n=53)。两组患者平均CD34+干细胞数量差异无统计学意义(P=0.149),G-CSF+rhTPO组中性粒细胞植入平均时间较G-CSF组缩短[(11.21±1.03)d vs(12.13±1.47)d,P=0.001],血小板植入速度较G-CSF组快[(12.66±2.35)d vs(15.36±5.79)d,P=0.008],平均血小板输注治疗量低于G-CSF组[(1.79±0.77)个治疗量vs(2.46±1.82)个治疗量,P=0.036],总体感染率和3~4级感染率也较G-CSF组低(34.0%vs 41.0%,P=0.041;5.7%vs 23.1%,P=0.001)。结论rhTPO在MM患者APBSCT中起重要作用,与G-CSF联合能加速骨髓造血重建,降低血小板输注量和严重感染发生率。     

北京大学肿瘤医院嵌合抗原受体T细胞治疗淋巴瘤全流程管理原则

嵌合抗原受体T（CAR-T）细胞在血液肿瘤尤其是淋巴瘤中取得了优异疗效,全球范围内已经有多个产品获批上市,我国也有两个靶向CD19靶点的产品获批用于治疗复发难治大B细胞淋巴瘤。目前使用CAR-T细胞的经验均来自于既往临床研究,如何规范、合理应用CAR-T细胞仍是临床医生面临的问题。基于北京大学肿瘤医院淋巴肿瘤内科的CAR-T细胞应用经验,并结合目前国内外相关研究进展,从患者筛选、外周血单个核细胞采集、桥接治疗、淋巴细胞清除化疗、CAR-T细胞回输、回输后患者监测及不良反应处理、回输后长期随访等多个环节进行详细总结,旨在指导临床医生更好地应用CAR-T细胞,为患者带来最大获益。     

CAR-T细胞治疗的神经毒性副反应处理新策略

[摘要] 嵌合型抗原受体修饰T (chimeric antigen receptor modified T,CAR-T)细胞疗法是肿瘤免疫治疗的重要手段之一,CAR-T细胞的靶向性、杀伤活性、增殖性和持久性较常规T细胞明显提高,并且经过不断的改进演变,其在血液系统肿瘤治疗中取得了巨大的成效,受到广泛的关注。然而,其治疗过程中出现的神经毒性,也称CAR-T细胞相关脑病综合征(CAR-T cell relevant encephalopathy syndrome,CRES),影响了CAR-T疗法的临床应用。探索CRES的发病机制及其高风险因素、寻找相应的处理策略,对预防和治疗CRES具有重要意义。本文以CD19-CAR-T 细胞治疗为例,就CRES的发病症状、发病机制、高风险因素及应对策略作一综述,为临床治疗提供参考。     

CAR-T细胞治疗实体瘤的归巢障碍及解决方法

嵌合抗原受体T(chimeric antigen receptor T,CAR-T)细胞治疗为一种新兴的免疫治疗,已在血液肿瘤治疗方面取得较大突破。但在实体瘤治疗方面却进展甚微,可能与CAR-T细胞在治疗实体瘤过程中难以有效归巢到肿瘤组织有关。实体瘤中复杂的肿瘤微环境以及肿瘤组织的屏障作用使CAR-T细胞无法和肿瘤细胞直接接触,从而无法发挥其抗肿瘤活性。本文就CAR-T细胞在治疗实体瘤中的归巢障碍及克服归巢障碍的方法进行综述。      

CAR-T细胞治疗实体肿瘤：且行且思考

[摘要] 由于T细胞免疫具有长效性、可放大性、多靶点性等特点,以T细胞为核心的肿瘤免疫治疗被认为是除手术外最有可能带来肿瘤治愈的治疗手段。尤其近年来不断累积的临床数据证实了以嵌合抗原受体修饰T(chimeric antigen receptor modified T, CAR-T）细胞为代表的细胞治疗的安全性与有效性,其中以CD19 为靶点的CAR-T细胞疗法由于效果显著,已成为多数临床研究机构开展基因修饰T细胞治疗研究的模式疗法。但是,实践和理论均显示,CAR-T细胞在实体肿瘤的治疗中面临着更严峻的挑战,如何更加合理有效的开展CAR-T细胞治疗实体肿瘤仍需要不断地探索。本文回顾了CAR-T细胞治疗临床实践历程、治疗实体瘤的现状,阐述了需要解决的问题及未来的发展方向,旨在为CAR-T细胞治疗实体肿瘤提供借鉴及研究思路。