自然子刊丨血液系统恶性肿瘤对CAR-T细胞的耐药性机制

嵌合抗原受体（CAR）-T细胞最近作为一种强大的治疗方法，用于治疗化疗难治性或复发性血液肿瘤患者，包括急性淋巴细胞白血病、弥漫性大B细胞淋巴瘤、滤泡性淋巴瘤、套细胞淋巴瘤和多发性骨髓瘤。然而，对CAR-T细胞疗法的耐药性发生在大多数患者身上。在这篇综述中，我们通过分析CAR-T细胞功能障碍、内在肿瘤耐药性和免疫抑制肿瘤微环境，总结了CAR-T细胞免疫疗法的耐药性机制。我们讨论了目前克服多种耐药性机制的研究策略，包括CAR设计的优化、体内T细胞功能和持久性的改善、免疫抑制肿瘤微环境的调节以及协同组合策略。

CAR-T细胞治疗已经彻底改变了肿瘤治疗领域，并被认为是过去几十年来主要的医学突破之一。到目前为止，美国FDA已经批准了6种用于血液系统恶性肿瘤的CAR-T细胞产品，包括针对B细胞白血病和非霍奇金淋巴瘤（NHL）的CD19抗原的产品，以及针对多发性骨髓瘤的B细胞成熟抗原（BCMA）。这些新疗法最初是基于单臂II期研究中令人印象深刻的结果获得批准的，这些结果后来被真实世界的数据分析证实。

尽管有这些令人信服的结果，但大多数接受CAR-T细胞治疗的患者最终都会发生疾病进展。这可能是由于患者初始治疗就不反应或

原发性耐药

，10-30%的B细胞急性淋巴细胞白血病（B-ALL）、大约50%的弥漫性大B细胞淋巴瘤（DLBCL）、大约10%的套细胞淋巴瘤、5-15%的滤泡性淋巴瘤和20%的多发性骨髓瘤患者会发生这种情况。另一方面，疾病进展可能是由于最初的短暂反应后复发，也称为

继发性耐药

，大约40-50%的B-ALL和DLBCL、40%的套细胞淋巴瘤、30%的滤泡性淋巴瘤和30%的多发性骨髓瘤会产生这种情况。已经确定了对CAR-T细胞免疫疗法产生耐药性的几种机制（图1），即CAR-T细胞功能障碍（图2）、肿瘤内在耐药机制（图3）和免疫抑制肿瘤微环境（TME）（图4）。必须研究这些机制，以制定更有效的策略，继而在患者中实现持久的反应。这篇综述总结了CAR-T细胞免疫疗法的临床和相关耐药性机制的最新发现，并讨论了克服耐药性的最有前途的方法。

图1. CAR-T细胞耐药机制总览

CAR-T细胞免疫疗法的几种耐药性机制已被确定，并可能与CAR-T细胞功能障碍（1）、肿瘤固有耐药性（2）或周围的免疫抑制肿瘤微环境（3）广泛相关。来自应答者的CAR-T细胞的特征是更Naive和中心记忆表型，与之相对应的是，非应答者的CAR-T细胞的特征为耗尽或功能失调状态。此外，除了抗原阴性复发之外，许多肿瘤固有的耐药性机制已经被表征。具有高CAR-T细胞浸润、极化和转运的“热”肿瘤微环境通常预示着更好的应答。

图2. CAR-T细胞功能失调机制

CAR-T细胞耗竭的特征是T细胞效应器功能的顺序降低，如诱导肿瘤裂解、产生细胞因子和增殖的能力。

 CAR-T细胞的激活需要与抗原阳性肿瘤细胞结合。持续的抗原刺激和/或tonic signaling信号传导导致CAR-T细胞耗竭。

其他导致衰竭的因素是肿瘤微环境中存在免疫抑制细胞类型（MDSCs、Treg和TAMs）和免疫抑制配体（IL-10和TGFβ）。

与CAR-T细胞耗竭一致的基因表达和表观遗传学变化包括活化T细胞核因子（NFAT）和胸腺高迁移率组盒蛋白（TOX）-NR4A轴的激活，它们驱动T细胞耗竭程序并促进多种抑制性受体（IRs）的表达，如PD-1、LAG-3，T细胞免疫球蛋白结构域和TIM3和CTLA4。

来自IRs（如PD-1）的外部因素和信号会损害CAR-T细胞的代谢。衰竭的CAR-T细胞利用有氧糖酵解和氧化磷酸化并上调葡萄糖转运蛋白（GLUT1）以补偿葡萄糖缺乏的能力受损。ROS，活性氧。

图3. CAR-T细胞耐药的肿瘤内在机制

一些肿瘤内在机制已被确定为CAR-T细胞衰竭相关的因素。由于肿瘤的异质性，预先存在的抗原阴性肿瘤细胞可能是对CAR-T细胞治疗产生耐药性的原因。

对于CD19，抗原点突变或选择性剪接导致不同形式的抗原（如截短的）不能再被CAR-T细胞识别。抗原丢失也可能是由于缺乏合适的伴侣蛋白导致的靶抗原成熟和运输缺陷。

肿瘤抑制性配体的表达，如PD-L1或CD80，抑制CAR-T激活并诱导耗竭，与抗原靶点识别无关。

肿瘤细胞中受损的凋亡机制或肿瘤水平上细胞死亡受体的下调可以赋予肿瘤对CAR-T细胞诱导的凋亡的抵抗力。

Lineage swtich 可能是表型完全改变的原因，包括靶抗原的丢失。

 CAR敏感性取决于CAR与抗原的结合和抗原表达水平，但当肿瘤细胞表达CAR共辅助分子的正确配体时，它也会增加。共辅助分子结合的缺陷（如肿瘤细胞上CD58表达的丧失）可能是由低效的辅助受体和CAR-T细胞激活引起的。

图4. CAR-T细胞治疗的肿瘤微环境屏障

CAR-T细胞可能会遇到肿瘤微环境阻碍，阻碍其渗透进入肿瘤并激活和杀死靶细胞的能力。

CAR-T细胞浸润的障碍包括内皮细胞内皮粘附分子表达下调的肿瘤血管系统，这是T细胞从内皮迁移到肿瘤中所必需的，以及血管通透性缺陷和纤维细胞外基质（ECM）的沉积，该基质在物理上阻断T细胞迁移并降低T细胞运动性。

TAMs和Treg有助于CAR-T细胞耗竭。例如，存在于肿瘤微环境（TME）中的Treg细胞通常表达抑制性PD-L1，其能够抑制CAR-T细胞功能。此外，免疫抑制细胞和肿瘤细胞分泌抑制性细胞因子（IL-10、IL-4和TGFβ），也会降低CAR-T细胞的效应功能。

（3） 最后，肿瘤细胞与CAR-T细胞竞争吸取营养物质（如葡萄糖和色氨酸）和氧气。

表1. CAR-T细胞功能失调临床试验

表2. 针对抗原阳性逃逸的临床试验（不包括T细胞功能障碍）

表3.针对抗原阴性逃逸机制的临床试验

表4. 针对肿瘤微环境耐药性机制的临床试验

近年来，CAR-T细胞改变了淋巴系统恶性肿瘤的治疗格局，在预后不佳的患者中产生了前所未有的应答率，并成功地推广到早期治疗阶段。然而，对CAR-T细胞的耐药性仍然是该疗法取得长期和深远治疗成功的关键障碍，因此是实验室和临床研究的一个重要领域与大多数癌症治疗方法不同，在CAR-T细胞的情况下，潜在的耐药性机制包括药物本身的失败（功能障碍、衰竭和缺乏持久性）以及药物对其他宿主因子（TME、微生物组和以前的治疗）的易感性，除了适用于所有治疗剂的肿瘤相关因素（侵袭性疾病、靶点丧失和对细胞死亡途径的原发性耐药性）之外。深入了解CAR-T细胞如何杀死肿瘤细胞以及不同的耐药机制，对于下一代免疫疗法的进一步发展至关重要。正在开发的有前景的策略包括可以靶向多种抗原以减少抗原逃逸的CAR-T细胞，释放蛋白质以提高抗肿瘤疗效的铠装CAR，优化CAR信号以提高临床疗效，CAR-T与小分子的结合，以及通常使用基因工程来增强CAR-T细胞功能。我们仍然乐观地认为，目前批准的CAR-T细胞的多种生物学限制可以通过创造性的工程策略和联合疗法来克服，并且基于细胞的疗法能够使癌症患者长期持久缓解。

参考文献

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