抗原嵌合受体T细胞(CAR-T)在非小细胞肺癌中的应用

Application of Chimeric Antigen Receptor-T Cell (CAR-T) in Non-Small Cell Lung Cancer

摘要: 肺癌是世界上最常见和最致命的癌症之一，其主要有两种类型，小细胞肺癌和非小细胞肺癌，而非小细胞肺癌约占所有确诊肺癌的85%，在肺癌死亡人数中具有较大的占比，近年来，开发基因工程T细胞在基础和临床癌症研究中取得了重大进展，作为免疫治疗的新型药物，抗原嵌合受体T细胞(Chimeric antigen receptor-T cell, CAR-T)在非小细胞肺癌中显示出巨大的前景。本文就CAR-T细胞疗法在非小细胞肺癌中的应用作一综述。

Abstract: Lung cancer is one of the most common and fatal cancers in the world. There are two main types of lung cancer, small-cell carcinoma and non-small-cell lung carcinoma, and non-small-cell lung carcinoma accounts for about 85% of all diagnosed lung cancer and a large proportion of lung cancer deaths. In recent years, the development of genetically engineered T cells has made significant progress in basic and clinical cancer research as a new drug for immunotherapy. The chimeric antigen receptor-T cell (CAR-T cell) has shown great promise in non-small-cell lung carcinoma. This article reviews the application of CAR-T cell therapy in non-small-cell lung carcinoma.

1. 引言

肺癌是一种常见的恶性肿瘤，每年导致全球100万人死亡 [1]，非小细胞肺癌(non-small cell lung cancer, NSCLC)作为肺癌中最常见的组织学类型，约占所有确诊肺癌的85% [2]，大多数非小细胞肺癌患者最初被诊断为III期或IV期疾病，不再适合手术切除。而且，对于晚期NSCLC患者，5年生存率不到5% [3]。传统NSCLC的治疗方法有细胞减灭术、以铂类为基础的化疗、分子靶向治疗和免疫治疗 [4]，随着肿瘤生物学的研究进步，以及对肺癌发病机制的进一步研究，以免疫微环境干预为核心的免疫治疗已成为肺癌治疗的热点，同时也被写入晚期肺癌治疗领域的临床指南中，成为一线治疗用药 [5]。

CAR-T细胞免疫疗法，是以T细胞为来源，进行体外基因修饰后回输治疗的一种过继性细胞疗法，可以抗原特异性的方式及非HLA依赖的方式识别肿瘤细胞表面抗原并有效杀伤靶细胞 [6]。抗原嵌合受体是一种人工融合蛋白，包含一个细胞外抗原结合结构域、一个细胞外间隔区/铰链区、一个跨膜结构域和一个细胞内信号结构域，特异性单克隆单链抗体(single chain Fv domain, scFv)是抗原结合域的主要成分 [7]，抗原嵌合受体通过scFv识别域将T细胞与靶细胞的表面抗原结合并触发下游信号，不受主要组织相容性复合体(major histocompatibility complex, MHC)限制 [8]，同时可以调整间隔区/铰链区的长度，缩短CAR-T细胞与靶向肿瘤细胞之间的距离，以进行信号转导。而跨膜结构域与间隔区/铰链区一起将抗原嵌合受体锚定到细胞膜上，诱发信号结构域中的信号模块，通过级联反应引起抗原结合。

2. CAR-T在NSCLC中的应用

CAR-T作为一种免疫治疗手段，已在血液系统恶性肿瘤的治疗中获得显著疗效，并在实体瘤的治疗中取得了重大的突破。而在实体瘤的研究中，有很大一部分CAR-T用于NSCLC的研究 [9]。目前NSCLC最常见的靶向抗原包括表皮生长因子受体(epidermal growth factor receptor, EGFR)、间皮素(mesothelin, MSLN)、MUC-1粘蛋白(mucin 1, MUC-1, CA15-3)、前列腺干细胞抗原(prostate stem cell antigen, PSCA)、癌胚抗原(carcino-embryonic antigen, CEA)、程序性死亡蛋白配体-1 (Programmed cell death protein ligand-1, PD-L1)、受体酪氨酸激酶样孤儿受体1 (receptor tyrosine kinase-like orphan receptor 1, ROR1)和人表皮生长因子受体-2 (human epidermal growth factor receptor-2, HER-2)以及肺特异性X蛋白(lung specific X protein, LunX)。以下将详细阐述各靶向抗原在NSCLC中的应用。

2.1. EGFR

EGFR突变阳性的NSCLC为肺癌的一个重要亚型，占非鳞状肿瘤的10%至15% [10]，在NSCLC中，超过60%的EGFR突变与肿瘤增殖、新血管形成和转移有关 [11]。有研究表明，在肿瘤细胞表面表达的 EGFR胞外域可产生理想的肿瘤特异性和免疫原性表位；因此，EGFR可能是过继性细胞免疫治疗的合适靶点 [12]，而He等人 [13] 的研究证实了EGFR-CART细胞具有更多CD3⁺及CD8⁺的细胞毒性T淋巴细胞亚群，并且对NSCLS具有特异的细胞毒性，在研究过程中，未发现有脱靶效应。但以上研究以小鼠为研究对象，因此，CART对于人体内的EGFR是否存在脱靶效应仍需进一步佐证。

2.2. MSLN

MSLN是一种免疫原性糖蛋白，在卵巢癌、NSCLC和间皮瘤中含量丰富 [14]，而在正常组织的间皮细胞中表达较少，因此常被作为免疫治疗靶点。Lin等人 [1] 的研究构建了靶向MSLN的第二代CART细胞，即对共刺激因子CD28、4-1BB和CD3ζ的细胞内结构域具有亲和力的scFv，证实了靶向MSLN的CART 细胞在体内、外对肿瘤细胞均具有杀伤作用，且由健康个体构建的 CART细胞患者来源的细胞作用更强，表明同种异体CART疗法的潜在优势。

2.3. MUC-1及PSCA

MUC-1及PSCA均可在NSCLC中过度表达 [15] [16]，在Wei等人 [17] 的研究中证实了这一观点，同时证明了靶向PSCA的CART细胞可以有效地抑制小鼠的NSCLC肿瘤生长，并在与靶向MUC1的CART细胞结合时可协同消除PSCA阳性、MUC-1阳性肿瘤细胞，表明了抗原的组合靶向治疗可以进一步增强CART细胞的抗肿瘤作用。

2.4. CEA

CEA作为一种酸性糖蛋白，已被证实在肺癌中表达增加，并且在NSCLC发生脑转移时，血清CEA水平可显著增加，P < 0.001 [18]，研究表明超过75%的恶性肿瘤患者CEA阳性，并且肿瘤分期越高，CEA表达水平越高 [19]，目前CEA已被用作监测晚期NSCLC患者预后的肿瘤标志物，同时作为免疫检查点抑制剂治疗NSCLC已被广泛展开，为CART细胞治疗CEA阳性的肿瘤细胞提供了依据。

2.5. PD-L1

因在非小细胞肺癌患者的肿瘤细胞中高表达而被发现，为免疫疗法的靶点提供了思路。Eloah [20] 的研究表明了PD-L1-CART细胞在小鼠模型中的疗效，而Liu [21] 进一步证明了PD-L1-CART细胞在体外仍然具有显著的抗肿瘤活性，并可使PD-L1⁺NSCLC小鼠达到长期缓解，并且发现放疗与PD-L1-CART 细胞之间具有协同活性，为CART细胞靶向治疗PD-L1阳性NSCLC和潜在的其他类型的实体恶性肿瘤提供了支持。

2.6. ROR1

ROR1在成人的脂肪细胞、胰腺和肺中可表达，但其水平明显低于肿瘤细胞，近年来，ROR1-CART在肿瘤中的研究取得了巨大的进步。Carolina [22] 的研究证实了ROR1-CART在灵长类动物肿瘤模型中的安全性，而在最近的一项研究中，ROR1-CART细胞在肺癌及乳腺癌的3D肿瘤模型中显示出了明显的抗肿瘤作用，为NSCLC的CART细胞疗法提供了新策略 [23]。

2.7. HER-2

HER-2在各种肿瘤的发病机制中起着重要作用，作为ErbB激酶家族成员之一，已被证实ErbB抑制剂阿法替尼可作为HER2阳性的NSCLC的有效治疗药物 [24]，表明了HER2可作为潜在的NSCLC免疫治疗靶点，而现有的研究已经证实抗HER2的CART细胞在HER2阳性的肿瘤细胞中具有治疗作用 [25]，而目前，国内一针对抗HER2阳性的CART细胞治疗NSCLC研究(NCT02713984)因安全性考虑而被撤回，因此，目前仍没有对抗HER2-CART细胞在NSCLC中的研究结果报告。

2.8. LunX

LunX作为一种检测NSCLC转移的分子标志物，已被广泛研究，通过诱导LunX表达下调和阻断LunX下游通路可以抑制LunX阳性肿瘤细胞的生长、转移和侵袭 [26]，而在Hu等人 [27] 的研究中，进一步证明了LunX-CART细胞在体内、外均可有效地根除表达LunX阳性的NSCLC细胞。这一项实验成果为NSCLC的免疫治疗带来了新的希望。

3. 总结

CART细胞免疫疗法在NSCLC中的开发应用，开启了肿瘤患者免疫治疗的新时代，对于其分子靶点的研究目前已成为免疫治疗的新趋势，但肺癌作为一种实体瘤，在自身物理、及免疫屏障保护作用下，使得肿瘤细胞更易发生免疫逃逸，与此同时，CART输注后的细胞因子释放综合征及中枢神经系统毒性仍为目前临床上有待解决的难题，但CART作为一种非依赖MHC分子的新型免疫治疗手段，为利用肿瘤靶点治疗提供了一种新手段，因此，进一步深入研究CAR结构和功能，不断改善各靶点CART细胞的设计，根据不同的免疫治疗策略，为NSCLC患者免疫治疗提供更多的选择和方案将作为我们临床新的研究方向。

基金项目

项目名称OPN/FOXM1信号通路在慢性阻塞性肺疾病气道重塑中的机制研究及临床价值，编号 S2020-YF-ZDCXL-ZDLSF-0048。