自然子刊丨实体瘤患者CAR T细胞治疗：需要学习和忘记的关键
CAR T细胞已被批准用于B细胞恶性肿瘤或复发和/或难治性多发性骨髓瘤患者，但对大多数实体瘤的疗效仍然难以确定。在这种情况下，来自临床试验的有限患者画像和活检数据将进一步阻碍研究者对CAR-T治疗实体瘤的机制等理解，需要依赖不完善的临床前模型。从这个角度来看，我重新评估了当前的数据，并从为数不多的在实体瘤患者中测试CAR T细胞的成功试验和肿瘤浸润淋巴细胞的临床经验中吸取了教训，提出了取得更大成功的潜在途径。最有前景的方法包括使用多能干细胞，共靶向多种免疫逃避机制，采用多种共刺激结构域，以及CAR配体靶向疫苗。还应考虑采用另一种策略，即给予多剂量的短效CAR T细胞，以防止衰竭并维持功能效应。
Box1 用于实体瘤患者的CAR T细胞疗法的关键特征
如果要描述一种理想的嵌合抗原受体（CAR）T细胞，它最有可能成功治疗实体瘤患者，它将包括以下特征。
癌症诊断后
所选择的CAR构建体优选靶向高水平表达的且仅由所有肿瘤细胞表达的抗原。如果这种模式不可能，CAR应靶向活性高低与表达量密切相关的抗原，即这种抗原在所有肿瘤细胞上高表达，在非恶性细胞上低表达，从而避免脱靶毒副效应（on-target off-tumor effects）。理想的CAR将靶向不止一种肿瘤抗原，以避免抗原逃逸引起的耐药性。理想情况下，该靶点还具有原癌性，以降低出现免疫编辑耐药性变体的风险。CAR构造的信号域应确保活性CAR T细胞存在的持久性，不会触发 tonic signalling，进而不会迅速衰竭。
注射到患者体内之前
理想的CAR T细胞需要被成功制造。尽管新的改造正在评估中，但根据目前正在进行的大多数方案，改造主要包括单采、活化、基因修饰、冷冻和储存而不发生坏死、活化诱导的细胞死亡、自相残杀或者被污染。需要在快速周转时间内从有限数量的自体T细胞中产生大量功能强的CAR T细胞。
注射进患者体内
静脉注射进入体内后，成功的CAR T细胞必须首先避免杀死血管细胞，尤其是肺部的血管细胞，这样才不会立即产生毒性。注射的细胞必须克服返回次级淋巴器官和骨髓的天然趋势，而是通过肿瘤血管传播、停滞和迁移。
到达肿瘤后
能够与肿瘤血管结合并迁移的CAR T细胞必须通过肿瘤基质进行迁移，克服实质性的物理屏障（包括血管周围细胞和细胞外基质）。CAR T细胞还必须能够在恶劣的免疫抑制肿瘤微环境中生存，并保持其细胞溶解能力。
优选的候选者必须能够直接与肿瘤细胞相互作用并杀死肿瘤细胞，最好是重复作用。这一目标将需要CAR T细胞克服不利的趋化因子梯度、由于肿瘤细胞ICAM1表达水平低而导致的突触形成受限以及任何内在肿瘤细胞耐药性的机制。除了靶向表达同源抗原的肿瘤细胞外，理想情况下，CAR T细胞还将通过分泌细胞毒性因子或刺激内源性免疫系统杀死不表达抗原的任何肿瘤细胞来诱导
旁观者效应
。
最后，
CAR T细胞必须在肿瘤内增殖，以产生额外的效应CAR T淋巴细胞
，理想情况下，可以在低水平下维持肿瘤监测。考虑到CAR T细胞需要克服的许多挑战，迄今为止缺乏成功的产品并不令人惊讶。
表1|测试CAR T细胞的临床前模型的比较
图1. 靶向CAR T细胞活性的屏障
使用CAR T细胞靶向实体瘤的潜在屏障的示意图。静脉注射后，这些障碍包括：（1） T细胞向淋巴组织和远离肿瘤的方向迁移；（2） 肿瘤血管上粘附受体（选择配体和ICAM1）表达缺少；（3） CAR T细胞上表达的趋化因子受体与实体瘤产生的趋化细胞因子之间的不匹配；以及（4）细胞外基质屏障和基质细胞（例如成纤维细胞）。
图2. 与循环T细胞相比，注射的CAR T细胞在中央记忆T细胞中高度富集
The differentiation status of T cells is defined by expression of the lymph node homing receptors CD62L or CCR7 and CD45RO, which designate previous antigen experience (memory cells) (panel a). Peripheral blood T cells (panel b) are primarily naive or effector cells with a small proportion of effector memory cells. By contrast, CAR T cells used for injection (panel c) are primarily central memory cells.
图3. CAR T细胞在选定试验中的持久性
该图显示了使用来自四项临床试验的数据重新标记的实体瘤中CAR T细胞的存在，在这些临床试验中，在静脉给药后从至少一些患者获得活检样本：间皮瘤、胰腺癌或卵巢癌患者的间皮素靶向CAR T细胞（图a）；EGFRvIII靶向胶质母细胞瘤患者的CAR T细胞（图b）；PSMA-targeted CAR T cells armoured with a dominant-negative TGFβR2 allele to patients with prostate cancer (panel c)；淋巴瘤患者的CD19靶向CAR T细胞（图d）。与B细胞白血病患者使用CAR T细胞的经验相比，肿瘤内CAR T淋巴细胞的数量相对较低，并且持久性有限。
图4. 缺乏功能性肿瘤内CAR T细胞限制了抗肿瘤活性
该示意图表示肿瘤内存在的人（图a）或小鼠（图b）CAR T细胞的相对数量（左图，黑线）和CAR T细胞的相对功能能力（左图，红线）。在早期，CAR T细胞具有很高的功能，但很少存在于肿瘤内。随着时间的推移，CAR T细胞的数量肿瘤内的细胞数量增加，尽管它们逐渐功能减退。这种模式导致肿瘤内存在足够数量的功能性CAR T细胞的时间窗口有限（右图）。
图5. 提高实体瘤患者CAR T细胞活性的可能策略
目前的方法导致有限的时间窗口（由曲线下面积（AUC）表示），其中肿瘤内存在足够数量的功能性CAR T细胞（上图）。策略1旨在通过增加CAR T细胞的持久性和防止功能减退来增加AUC。策略2旨在通过不关注持久性，而是提供多剂量的高活性CAR T细胞来取代已经变得功能低下的现有CAR T来增加AUC。
表2. 增强实体瘤患者CAR T细胞疗效的方法
结论
解决CAR T细胞疗法在实体瘤患者中的应用所面临的众多挑战是一项艰巨的任务。一些研究人员可能会失去希望，尽管CAR T细胞在B细胞恶性肿瘤、过继性T细胞转运治疗黑色素瘤患者、既往在实体瘤患者中测试的claudin18.2靶向和GD2靶向CAR T细胞的试验表明，在这一领域的持续努力将是有价值的，并有可能导致突破。根据迄今为止所做的大量工作，我的结论如下：
我们不完全理解为什么目前的治疗方法对实体瘤患者基本无效，这仍然是一个主要问题。初步数据表明肿瘤归巢效率非常低。获得更多更好的关于CAR T细胞在接受治疗的患者中的转运、持久性和功能的信息，对于解决这些方面的问题至关重要。更好的T细胞成像方法可能特别有助于提供关于CAR T细胞运输和持久性的信息。根据临床前研究的数据，CAR T细胞在进入肿瘤后可能会迅速失去功能。开发测量T细胞功能的非侵入性方法是有必要的，尽管可能仍需要活检样本来详细研究这一问题。因此，今后的试验应尽可能获得此类活检样本。
需要认识到当前临床前模型的优势和劣势，并应适当使用这些模型。
在免疫缺陷小鼠中测试人源性CAR T细胞的研究占据了文献的主导地位，尽管在免疫系统完整的小鼠中使用鼠源性CART细胞的模型可能更能预测我们在临床试验中看到的情况，并且应该更经常地使用。
人源化小鼠技术的进步可能会有所帮助。
克服阻碍CAR T细胞治疗成功的大量障碍可能需要靶向多种免疫逃避机制。这些策略将包括使用CAR工程的优化（包括使用多个平行的细胞质共刺激结构域或与内源性TCR更高水平的结合），在离体T细胞扩增过程中优化条件以促进特定T细胞亚型的出现，以及操纵宿主以改变TME和/或刺激天然T细胞的形成。可能需要使用所有这些方法来实现最佳结果
由于这些多重挑战，当我们追求传统的记忆细胞模式时，我相信最有希望的两个领域将是
完善iPSC的使用，使其能够将多种基因改变引入异基因CAR T细胞（翻译到这里，才是我认为CAR T细胞疗法实现商业化及临床应用的最关键一点，由自体 CAR T到异体/异基因CAR T衍变，进步迅速的iPSC是首选，既往也写过此类方向
以及使用在
位于淋巴结的DC上表达靶抗原的“疫苗”，以最大限度地增殖，增强持久性并增强旁观者效应
