Chimeric antigen receptor T-cell therapy(Helix BioPharma\ProMab Biotechnologies)

CAR-T细胞疗法已成功应用于B细胞来源的血液肿瘤和多发性骨髓瘤的治疗，在实体肿瘤中也广被研究。但CAR-T细胞治疗后出现的不良反应已被许多研究报道，其主要由细胞因子释放综合征(CRS)和免疫效应细胞相关神经毒性(ICANS)引起，严重的可能危及生命。 因此，随着CAR-T细胞疗法的广泛应用，系统评价CAR-T细胞疗法的毒性特征和潜在的生命威胁至关重要。本文对CAR-T细胞在恶性肿瘤治疗中的严重不良事件(SAEs)进行总结，并对严重不良事件的处理和治疗进行探讨，为更好地将CAR-T疗法应用于临床。 一 CAR-T细胞在血液系统肿瘤治疗中的SAEs 作者从临床试验数据库(www.clinicaltrials.gov) 下载了24种症状1208例血液肿瘤病人的临床数据，对临床数据进行整理分析，并结合相关文献对CAR-T细胞治疗血液肿瘤中SAEs进行系统总结如下[1]： 1.1 免疫系统并发症 这项研究发现141名患者(11.67%)患有免疫系统SAE，其中细胞因子释放综合征（CRS）137例，移植物抗宿主病2例。由于治疗过程中产生大量的细胞因子，CRS成为CAR-T细胞治疗后免疫系统中最常见的SAE。研究发现，128种细胞因子可能与CRS密切相关，其中IL6、IFN-γ、TNF-α、ICAM-1是其中的关键因素。此外，CRS还会在多种系统中引起全身的SAE，在本文后面会逐渐介绍，因此，CRS是引起各种SAE的始动因素。 1.2 神经系统并发症 在这项研究中，244名病人(20.20%)患有神经系统SAE。其中脑病94例、言语障碍33例、癫痫24例、嗜睡20例、意识障碍11例、晕厥8例、脑水肿8例、头痛8例。脑病是最常见的威胁生命的神经系统不良事件，主要是由于CAR-T细胞对脑血管的影响。由CAR-T细胞引起的神经毒性，也被称为免疫效应细胞相关神经毒性（ICANS），是这些并发症发生的主要原因。 Philipp Karschnia等调查了25名成年患者在CAR-T细胞治疗后出现神经毒性的临床表现，并进行等级分类总结如上图，其中52%的患者表现为3-4级神经毒性[2]。根据这些研究表明神经系统毒性在CAR-T细胞治疗中出现的较为普遍，应进行预防治疗。 1.3 呼吸系统并发症 在本研究中，103例(8.53%)患者出现呼吸系统、胸腔和纵隔SAE。临床症状发生率由高到低依次为缺氧45例、呼吸衰竭18例、呼吸困难12例、胸腔积液10例、肺水肿6例、ARDS 6例、肺炎2例。血氧不足是呼吸系统最常见的SAE，这种疾病可能会发展为呼吸衰竭，危及生命。研究发现，呼吸系统并发症是CAR-T细胞治疗后主要的死亡原因。 此外发现68.3%的病人同时患有CRS，因此用CAR-T细胞治疗的患者应科学准确的检测CRS的发生，CRS可能与多种并发症发生有关。 1.4 心血管系统并发症 在这项研究中，116名患者(9.60%)有血管性SAE。临床主要不良反应为低血压109例，血栓症3例，高血压3例。68例(5.63%)出现心脏SAE。低血压是主要的心血管并发症，其发病机制可能与体内发生炎症时产生大量炎性细胞因子释放到血液中，导致外周血管扩张有关，随着血压下降，心律失常会发生在心血管系统以补偿低血压。 研究者使用美国食品和药物管理局不良事件报告系统(FAERS)调查996例不良事件报告的病人，其中心律失常占77.6%，心力衰竭占14.3%和心肌梗死占0.5%。因此应高度关注，此外发现心血管不良事件也与CAR-T细胞治疗较高的死亡率相关。因此，使用CAR-T细胞治疗肿瘤中应警惕心血管事件。 1.5 消化系统并发症 在本研究中，48例(3.97%)患者有胃肠道SAE。其中腹痛13例、腹泻9例、恶心5例、结肠炎4例、吞咽困难4例、胰腺炎3例。CAR-T细胞对消化系统的不良反应相对较少，症状较轻，主要由胃肠炎引起，引起腹痛、腹泻等临床表现。 1.6 感染相关并发症 本研究中发生感染相关SAE 116例(9.60%)。肺部感染33例，上呼吸道感染7例，败血症22例，菌血症15例，新冠肺炎7例。最常见的感染并发症是呼吸道感染，严重时可造成肺部感染。其主要原因为在CAR-T细胞治疗期间，免疫屏障功能可能会受损，从而使病原体感染机体的机会增加。 在J . A . H i l l等[4]的研究中也发现80%的患者在输注CAR-T细胞的10天后会首次感染，以革兰氏阴性菌为主。此外，42%的患者在输注后30天内以病毒感染为主，包括呼吸道病毒感染、巨细胞病毒血症和肺炎等。这些研究表明，CAR-T细胞治疗产生的感染相关不良事件与患者免疫功能下降关系很大，对患者健康构成严重威胁。 1.7 血液和淋巴系统并发症 在本研究中，228例(18.87%)患有血液和淋巴系统SAE。中性粒细胞减少症199例，贫血9例，全血细胞减少症8例，血小板减少症5例，弥漫性血管内凝血症5例。血淋巴系统最常见的SAE是中性粒细胞减少症。同时在治疗后发现各种血细胞和血小板减少，说明血液系统在治疗过程中可能受到严重损害。 二 CAR-T细胞在实体瘤治疗中的SAEs 作者从临床试验数据库(www.clinicaltrials.gov)中下载了7种症状92例实体肿瘤病人的临床数据，对临床数据进行整理分析，其中呼吸系统SAE 13例(14.13%)，感染相关SAE 5例(5.43%)，血液淋巴系统SAE 8例(8.70%)，全身SAE 33例(35.87%)。 分析显示CAR-T细胞治疗实体瘤的SAEs类型与血液肿瘤的SAEs类型基本相似，但心血管不良事件未在研究中发现。此外，还发现实体瘤中神经系统SAEs和CRS的发生率明显低于血液肿瘤。由于肿瘤形式不同，实体瘤更多地局限于肿瘤组织，而血液肿瘤由于肿瘤细胞分散在血液系统中，覆盖了整个血液系统。因此，血液肿瘤中的某些SAE可能比实体瘤更严重。但症状基本与血液系统肿瘤一致。 三 SAEs在CAR-T细胞治疗恶性肿瘤中的病理机制 细胞因子释放综合征(CRS)和免疫效应细胞相关神经毒性(ICANS)是CAR-T细胞治疗后产生并发症的两大主要原因。因此，了解CRS和ICANS的发病机制，对于治疗出现并发症的患者具有重要的指导意义。 CRS是一种全身性炎症反应，由多种因素引起，包括感染、药物治疗和病毒感染等。CRS通常发生在CAR-T细胞输注后的第一天到第十四天之间，表现为发热、肌痛、低血压、心跳过速、心律失常和器官功能障碍等。当CAR-T细胞与相应靶抗原结合后，会引起炎症因子（IFN-γ、TNF-α、IL-6、IL-10等）和趋化因子大量释放，这些细胞因子的高分泌可导致全身炎症反应-CRS。但研究显示除激活的CAR-T细胞产生细胞因子外，激活的外周免疫和非免疫细胞也分泌大量的细胞因子，并发现IL-6主要由单核细胞、巨噬细胞和树突状细胞分泌，而不是CAR-T细胞。由于IL-6在CRS中起关键作用，因此，清除巨噬细胞和单核细胞可能会减轻其严重性。此外，抑制GM-CSF信号通路也是缓解CRS症状的有效方法。 ICANS是CAR-T细胞治疗后造成SAEs的另一个原因，主要表现为神经系统毒性，通常在CAR-T细胞治疗后4-5天出现，表现为注意力和意识障碍，可进一步发展为昏迷、癫痫、运动无力和脑水肿等症状。研究发现ICANS发生一般与CRS关联，所有致命性脑水肿的病例都与CRS有关。但目前人们对ICANS的病理并不完全清楚。目前研究发现可能与CAR-T细胞在中枢神经系统的运输以及细胞因子向中枢神经系统的被动扩散有关。 四 CAR-T细胞治疗中SAEs的应对策略 产生CAR-T细胞相关SAEs的主要原因是CRS和ICANS，因此，治疗SAEs主要是预防CRS和ICANS，以及缓解相应症状。相应方案如下： 4.1 CAR-T细胞结构的优化 CAR-T细胞在肿瘤微环境中稳定增殖和激活是肿瘤杀伤的前提，在CAR-T细胞被激活的同时其他免疫细胞也进行扩增，据研究发现单核细胞和巨噬细胞分泌的细胞因子是产生严重症状的主要原因。此外，大量的临床前研究表明不同的CAR-T细胞结构和ScFv序列可以产生不同的肿瘤杀伤效果和干预细胞因子分泌。 因此，将CAR-T细胞的结构设计成用来激活和维持CAR-T细胞，同时减弱单核细胞和巨噬细胞的激活是一种较为理想的模型。基于这一目标新一代CAR-T细胞正在开发，S.Balagopal[5]等提出了以下几种改善CRS的方案： 1）基于适配器策略 2）正交细胞因子-受体对 3）巨噬细胞细胞因子活性的调节 4）关键细胞因子的自主中和 5）关闭开关 6）CAR的可逆抑制方法。 基于以上策略，未来的CAR-T细胞疗法将更好的抑制CRS的发生，减少患者痛苦。 此外，CAR-T细胞共刺激区域的选择也会影响SAEs发生。接受含有CD28作为共刺激结构域的患者，大约45%会发展为严重的ICANs，而用4-1 BB作为共刺激结构域仅有13%的患者发展为重症的ICANs，因此，优化共刺激结构域对于避免SAEs的发生具有重要意义。 4.1 临床管理和及时用药 CAR-T细胞治疗中SAEs的管理实际上主要是控制CRS，首先根据不良事件通用术语标准(CTCAE)和CAR-T细胞治疗相关毒性(CARTOX)评分系统对SAEs进行标准化分级，根据患者的分级及时用药医治。 目前高程度的CRS并发症治疗主要用IL-6受体拮抗剂tocilizumab和皮质类固醇药物。但皮质类固醇药物的使用仍存在一些争议，主要因为皮质类固醇对免疫系统有普遍的影响，可能影响体内CAR-T细胞的抗肿瘤效果、扩增和持久性，但患有严重CRS并需要清除CAR-T细胞时可以使用类固醇药物。除IL-6受体拮抗剂tocilizumab外，另一种针对IL-6的单抗Siltuximab显示出更大的优势，其对IL-6的亲和力更高，使其成为治疗CRS的新星。 此外，免疫效应细胞相关神经毒性(ICANS)的分类和管理也尤为重要, 皮质类固醇是治疗ICANS相关并发症的主要药物。初级的患者可以使用地塞米松治疗。4级的严重患者可以考虑用甲基强的松龙治疗。Tocilizumab也可用于治疗ICANS，特别早期当ICANS和CRS联合发生时，其效果显著。目前研究表明，针对IL-1的单抗可能是治疗ICANS相关并发症的未来之路。此外，有潜在器官功能障碍的患者在接受CAR-T细胞治疗时可能会有额外的不良事件，多学科、多角度治疗对这些患者尤其重要。 小结 CAR-T细胞疗法作为肿瘤免疫治疗的新星，已被广泛应用。但临床结果显示治疗后的患者会出现多种不良反应，甚至危及生命。因此，关注CAR-T细胞治疗过程中的SAEs以及如何应对至关重要。 本文对CAR-T治疗在血液系统肿瘤和实体瘤中出现的SAEs进行总结，并结合临床数据分析了具体发生情况。对CAR-T细胞治疗后发生SAEs的机制和如何应对进行简要总结。以期预防和解决各种治疗后的严重不良事件，为CAR-T细胞治疗患者提供福音。 参考文献： [1] Chen X, Li P, Tian B, et al. Serious adverse events and coping strategies of CAR-T cells in the treatment of malignant tumors[J]. Frontiers in Immunology, 2022. [2] Karschnia P, Jordan J T, Forst D A, et al. Clinical presentation, management, and biomarkers of neurotoxicity after adoptive immunotherapy with CAR T-cells[J]. Blood, 2019. [3] Goldman A, Maor E, Bomze D, et al. Adverse Cardiovascular and Pulmonary Events Associated With Chimeric Antigen Receptor T-Cell Therapy[J]. Journal of the American College of Cardiology, 2021. [4] Hill J A, Li D, Hay K A, et al. Infectious complications of CD19-targeted chimeric antigen receptor-modified T cell immunotherapy[J]. Blood, 2018. [5] Balagopal S, Sasaki K, Kaur P, et al. Emerging approaches for preventing cytokine release syndrome in CAR-T cell therapy[J]. Journal of Materials Chemistry B, 2022.