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細胞因子裝甲型CAR-T細胞的研究進展

2026-03-09 15:24

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引言

嵌合抗原受體（CAR）T細胞療法成為免疫腫瘤學(xué)的革命性飛躍，它能夠通過不依賴MHC的機制靶向消除腫瘤細胞。通過離體工程化患者來源的T細胞以表達識別腫瘤相關(guān)抗原的合成受體，CAR T細胞已經(jīng)取得了前所未有的臨床結(jié)果，特別是在血液系統(tǒng)惡性腫瘤中。到目前為止，七種不同的CAR-T細胞療法已獲得美國食品和藥物管理局（FDA）的批準，為復(fù)發(fā)或難治性B細胞急性淋巴細胞白血病，B細胞非霍奇金淋巴瘤，濾泡性淋巴瘤，套細胞淋巴瘤和多發(fā)性骨髓瘤提供了有效的治療選擇。

盡管取得了這些成功，但將CAR-T細胞療法轉(zhuǎn)化為實體瘤仍然是一項艱巨的挑戰(zhàn)。實體瘤的免疫抑制性腫瘤微環(huán)境（TME）對CAR-T細胞浸潤，持久性和細胞毒性功能構(gòu)成了相當(dāng)大的障礙，需要進一步創(chuàng)新。 CAR-T細胞設(shè)計的演變是一個反復(fù)改進的過程，從基本的構(gòu)建過渡到高度工程化的細胞系統(tǒng)。第一代CAR由與跨膜結(jié)構(gòu)域連接以進行表面表達的抗原結(jié)合結(jié)構(gòu)域組成，與細胞內(nèi)CD3ζ信號分子偶聯(lián)，由于活化和持久性不足而表現(xiàn)出有限的功效。第二代CAR的出現(xiàn)，其包含通常來源于CD28，CD134或CD137（也稱為4-1BB）的共刺激結(jié)構(gòu)域，標志著治療效力的關(guān)鍵改善。具有兩個共刺激結(jié)構(gòu)域的第三代暗示了進一步的治療潛力。

在這些基礎(chǔ)設(shè)計的基礎(chǔ)上，第四波創(chuàng)新的重點是用免疫調(diào)節(jié)有效載荷武裝CAR-T細胞，以積極重塑TME。這些“裝甲”CAR-T細胞共表達CAR和細胞因子，細胞因子受體，轉(zhuǎn)錄因子，抗體或酶，從而增強效應(yīng)子功能和對免疫抑制信號的抗性。其中，細胞因子裝甲型CAR-T由于其重塑腫瘤內(nèi)免疫景觀的能力而引起了人們的特別興趣，目前正在自身免疫和神經(jīng)炎癥模型中進行探索。

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一、CAR-T細胞的細胞因子增強策略

細胞因子信號在免疫細胞功能中占據(jù)核心地位，通過共享和異二聚體受體的復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)介導(dǎo)多種效應(yīng)。免疫刺激細胞因子如IL-2、IL-7、IL-12、IL-15、IL-18、IL-21和IL-23可以促進T細胞擴增、效應(yīng)功能、TME重塑和免疫記憶形成，使其成為CAR T細胞工程的有吸引力的載荷。相反，免疫抑制細胞因子如TGFβ、IL-4和IL-10通常通過破壞其信號傳導(dǎo)的策略來對抗。有趣的是，裝備IL-10的CAR T細胞在小鼠模型中顯示出對實體瘤的改善功能，突顯了IL-10生物學(xué)的情境特異性。細胞因子譜在不同腫瘤類型間的異質(zhì)性需要將細胞因子增強與特定的免疫環(huán)境進行合理配對。

IL-12：早期探索與毒性挑戰(zhàn)

IL-12是首批用于武裝CAR T細胞的細胞因子之一。它是一種異二聚體促炎細胞因子，由p35和p40亞基組成。早期的臨床前研究表明，在CAR T細胞中組成型共表達IL-12在小鼠淋巴瘤模型中導(dǎo)致了強效的腫瘤清除。在卵巢癌小鼠模型中，靶向Muc16的CAR T細胞通過自分泌IL-12信號傳導(dǎo)，增加了FasL的表達，使其能夠通過Fas-FasL信號耗竭免疫抑制性的F4/80CD11b腫瘤相關(guān)巨噬細胞。

這些有希望的數(shù)據(jù)促使了一項針對復(fù)發(fā)性卵巢癌的Muc16靶向、IL-12裝甲型CAR T細胞的I期試驗的啟動。2020年的中期更新報告稱，在15名接受CAR T細胞治療的患者中未觀察到劑量限制性毒性，但在所有劑量水平都發(fā)生了細胞因子釋放綜合征。值得注意的是，在輸注前接受淋巴細胞清除的三名患者中，有兩名經(jīng)歷了劑量限制性毒性，突顯了預(yù)處理帶來的附加毒性風(fēng)險。雖然組成型IL-12表達提供了強效的免疫刺激能力，但正在轉(zhuǎn)向瞬時、誘導(dǎo)、腫瘤限制或可調(diào)的系統(tǒng)，以保留療效并減輕全身毒性。

IL-18：應(yīng)對腫瘤異質(zhì)性

IL-18是一種促炎細胞因子，作為CAR T細胞裝甲的強效候選因子，因其能夠激活先天和適應(yīng)性免疫細胞，提供了治療異質(zhì)性腫瘤的潛力。在免疫缺陷和免疫健全小鼠模型中，IL-18裝甲型CAR T細胞改善了生存期并促進了TME重塑，表現(xiàn)為免疫抑制性M2樣巨噬細胞的減少和APC上CD86表達的增強。重要的是，IL-18分泌支持旁觀者T細胞以抗原非依賴性方式增殖。

在小鼠模型中，用IL-18裝甲的CD19靶向CAR T細胞治療實現(xiàn)了持久的腫瘤控制，而未裝甲的CAR T細胞未能根除抗原陰性克隆。近期發(fā)現(xiàn)表明，IL-18裝甲可能使CAR T細胞克服抗原密度閾值，消除低BCMA表達的腫瘤細胞。GD2靶向的IL-18分泌型TRUCKs已成功制造，并正在進行早期臨床轉(zhuǎn)化。在一項針對難治性或復(fù)發(fā)性非霍奇金淋巴瘤患者的試驗中，IL-18裝甲型CD19靶向CAR T細胞治療在輸注后3個月達到了52%的完全緩解率和29%的部分緩解率。

IL-2和IL-33：支持T細胞增殖與重塑微環(huán)境

IL-2是主要由激活T細胞分泌的單體促炎細胞因子，對于維持效應(yīng)T細胞增殖和生存至關(guān)重要。IL-33是一種警報素，激活先天和適應(yīng)性淋巴細胞，促進免疫招募和TME調(diào)節(jié)。共同表達IL-2和IL-33的原理在于其互補能力，可擴增細胞毒性淋巴細胞數(shù)量并重塑TME。在黑色素瘤免疫健全小鼠模型中，工程化分泌這兩種細胞因子的CAR T細胞導(dǎo)致了顯著的TME重構(gòu)，包括TIL浸潤增強、Treg與CD8 T細胞比率降低、T細胞耗竭標志物表達減少以及免疫抑制性腫瘤相關(guān)巨噬細胞頻率降低。

IL-23：維持持續(xù)抗腫瘤免疫

IL-23是一種異二聚體促炎細胞因子，雖然其失調(diào)與自身免疫病理有關(guān)，但其促進組織駐留和干細胞樣記憶CD4 T細胞生成的能力是持續(xù)抗腫瘤活性的關(guān)鍵特征。最近的研究表明，工程化表達p40亞基的CAR T細胞在神經(jīng)母細胞瘤或胰腺導(dǎo)管腺癌模型中顯示出優(yōu)越的腫瘤控制和生存延長。這種戰(zhàn)略工程的概念是通過精確選擇和表達細胞因子亞基，而不是整個異二聚體，來放大功能性細胞因子的可用性。

IL-7和CCL19：促進T細胞浸潤

IL-7是一種單體細胞因子，主要由胸腺、骨髓和次級淋巴器官內(nèi)的上皮細胞和基質(zhì)細胞分泌。IL-7通過異二聚體IL-7受體起作用，激活JAK-STAT信號級聯(lián)反應(yīng)。下游STAT5激活促進記憶T細胞的存活和穩(wěn)態(tài)增殖，有助于維持較不分化的T細胞表型。將IL-7與穩(wěn)態(tài)趨化因子CCL19結(jié)合的原理基于次級淋巴器官的架構(gòu)。淋巴結(jié)內(nèi)的T細胞區(qū)由共分泌IL-7和CCL19的成纖維網(wǎng)狀細胞維持，從而支持T細胞存活、空間組織和運輸。

在臨床前模型中，工程化共表達IL-7和CCL19的CAR T細胞在肥大細胞瘤小鼠模型中誘導(dǎo)了完全的腫瘤消退，并促進了T細胞和樹突狀細胞的強勁浸潤。在一項I期臨床試驗中，39名復(fù)發(fā)或難治性彌漫性大B細胞淋巴瘤成人患者接受了工程化表達IL-7和CCL19的CD19靶向CAR T細胞治療，輸注后3個月的完全緩解率和部分緩解率分別為56.4%和23.1%。

IL-15：增強T細胞持久性和記憶

IL-15因其引發(fā)APC、刺激CD4 T細胞分泌IFNγ以及促進激活的CD8 T細胞分化為記憶T細胞的潛能而受到關(guān)注。臨床前研究表明，IL-15裝甲可以增強CAR T細胞的持久性并富集中樞記憶T細胞群。然而，IL-15過表達始終與毒性相關(guān)。在NSG小鼠白血病模型中，IL-15裝甲的CAR T細胞引起了肝毒性。在急性髓系白血病小鼠模型中，IL-15裝甲觸發(fā)了致命的TNF介導(dǎo)的炎癥。盡管如此，幾項I期臨床試驗已在患有癌癥的成人和兒童患者中進行。在一項針對實體瘤患者的IL-15裝甲GPC3靶向CAR T細胞研究中，一半患者經(jīng)歷了超過20%的腫瘤體積縮小，而未裝甲組中無一例發(fā)生，但也觀察到了更高的CRS發(fā)生率。

IL-10：多效性作用

IL-10傳統(tǒng)上被視為一種關(guān)鍵的抗炎細胞因子，但越來越多的證據(jù)表明它具有情境依賴性的多效性，不僅作為免疫抑制劑，還能在特定條件下增強T細胞代謝適應(yīng)性、生存、效應(yīng)功能和記憶形成。一項研究表明，CAR T細胞組成型分泌IL-10在免疫健全小鼠的結(jié)腸癌、黑色素瘤和轉(zhuǎn)移性乳腺癌模型中改善了腫瘤控制。在一項I期臨床試驗中，接受IL-10裝甲CD19靶向CAR T細胞治療的復(fù)發(fā)性或難治性DLBCL和B-ALL患者，在輸注后3個月報告了100%的完全緩解率。

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二、條件性基因表達系統(tǒng)的進展

為了將細胞因子表達限制在TME內(nèi)，已經(jīng)開發(fā)了種條件性基因表達策略。第一種是通過依賴情境的啟動子進行轉(zhuǎn)錄調(diào)控：細胞因子表達由在T細胞激活背景下促進基因表達的啟動子（如NFAT、NR4A2、PDCD1）誘導(dǎo)，確保細胞因子分泌僅限于激活的CAR T細胞。例如，在CAR T細胞中，NFAT驅(qū)動的IL-12表達盒在胃癌小鼠模型中顯示出與原始高親和力CAR T細胞相當(dāng)?shù)寞熜В苊饬私】到M織受損。

第二種策略基于合成邏輯門控回路，工程化的CAR T細胞整合多個環(huán)境輸入（如抗原存在或解剖位置）來激活細胞因子表達。這包括合成Notch受體和合成膜內(nèi)蛋白水解受體。在這些系統(tǒng)中，細胞因子分泌僅在synNotch介導(dǎo)的腫瘤抗原識別后發(fā)生，從而將細胞因子分泌限制在腫瘤部位。

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結(jié)語

將細胞因子載荷整合到CAR T細胞中代表了細胞免疫療法的一個重要前沿。當(dāng)適當(dāng)校準時，細胞因子裝甲可以賦予CAR T細胞非常有利的治療特征，包括增強的持久性、旁觀者免疫激活和持久的TME重塑。這些屬性在實體瘤治療中尤為寶貴。臨床和新興臨床數(shù)據(jù)顯示，其治療影響和安全性特征高度依賴情境，受CAR結(jié)構(gòu)、細胞因子選擇、腫瘤組織型和TME免疫組成等變量影響。IL-7、IL-10、IL-12、IL-15和IL-18裝甲型CAR T細胞已進入I期臨床試驗。未來的迭代可能結(jié)合自主的、抗原響應(yīng)元件與外部調(diào)節(jié)的細胞因子釋放，創(chuàng)造出高度適應(yīng)性的細胞療法。參考資料：Progress in the development of cytokine armoured CAR T cells. Nat Rev Immunol. 2026 Mar 6.

原文標題 : 細胞因子裝甲型CAR-T細胞的研究進展