撰文
英成
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翊竑
近日，CancerCell发表了题为TheroleofexhaustioninCARTcelltherapy的文章，讨论了CART细胞耗竭的特征、CART疗法在血液与实体瘤中的作用以及调控其衰竭潜在策略。
经典的CART细胞耗竭
专家：GregM.Delgoffe教授（美国匹兹堡大学）
T细胞耗竭是一种异常的分化谱系，不利于抗肿瘤免疫。虽然炎症、调节性T细胞所衍生的细胞因子和代谢压力等环境因素可以促进衰竭的发展，但“持续性抗原刺激促衰竭”仍是是当前的主流观点。嵌合抗原受体(CAR)T细胞可以说比天然T细胞受体(TCR)的刺激更多，以促进强大的信号传导，从而具有驱动衰竭的潜力。尽管CAR的共刺激域可能会改善这一过程，但体内抗原的持续存在驱动了慢性感染和肿瘤特异性T细胞中相同类型的程序。事实上，CART细胞在面对持续刺激时会在体内获得类似的功能障碍特征，但当在炎症和营养缺乏的环境中受到刺激时，这一过程会加速（如内源性T细胞）。在实体瘤中这一现象很明显，而在血液系统恶性肿瘤的特定区域（如骨髓）也会发生。由于它们对单一抗原具有特异性，因此CART细胞可能更类似于鼠TCR转基因细胞中显示的经典衰竭表型。因此，在小鼠模型中探索缓解及逆转衰竭的策略，将有望应用于CART细胞的肿瘤免疫治疗临床转化。
相似的肿瘤微环境，相似的衰竭
专家：许琛琦研究员（中国科学院分子细胞科学卓越创新中心）
肿瘤微环境(TME)具有复杂的免疫抑制机制，用于抑制内源性或过继转移的T细胞的抗肿瘤功能。在进入肿瘤微环境之前，内源性T细胞通常在肿瘤引流淋巴结中由抗原呈递细胞引发，而CART细胞在体外由抗CD3/CD28引发，然后转导CAR模块。因此，这两种类型的T细胞在本质上是不同的，但它们最终到达了同一个战场，面临着相似的免疫抑制挑战。在临床前模型中，肿瘤浸润的CAR和内源性CD8细胞表现出相似的基因表达和染色质可及性，这表明同一肿瘤微环境中的两种细胞在功能障碍状态方面具有一定程度的相似性。当前关键问题是如何使CART细胞对免疫抑制产生抵抗力，以提高它们对实体瘤的治疗效果。
免疫抑制机制可以简单地分为信号抑制机制和代谢抑制机制。信号抑制机制已得到了相对深入的研究，而代谢抑制机制在很大程度上仍然难以捉摸。一般来说，肿瘤浸润性T细胞会发生代谢重编程，可被调节以重振抗肿瘤免疫。例如，在临床前模型中，靶向胆固醇酯化途径可增强内源性CD8T细胞和CART细胞的抗肿瘤功能。因此，代谢干预是提高CART细胞疗法在难治性肿瘤临床结局的一个有希望的方向。
T细胞的天然刹车
专家：CrystalL.Mackall教授（美国斯坦福大学医学院）
CAR修饰的T细胞在治疗B细胞恶性肿瘤方面的展现出了卓越的效果，可以说是合成生物学相关新疗法的潜在绝佳案例。但是，CART细胞还未能攻克实体瘤，这一现象也引发了探索疗效不佳的机制研究。这些非天然受体在许多方面与天然的T细胞受体不同，包括T细胞耗竭的倾向、防止自身免疫和淋巴增殖的天然“刹车”等。大多数CAR在没有抗原的情况下表现出一些信号（可称为“强直信号”），这会导致在抗原暴露前的T细胞耗竭。当CART细胞被用于肿瘤负荷大的患者时，强烈的增殖也会驱动CART细胞耗竭。鉴于合成受体的有效信号传导以及衰竭在调节T细胞反应中的基本作用，CART细胞衰竭因此不足为奇。这些结果表明衰竭是癌症免疫治疗进展的一大障碍。当前大量的研究集中在探索耗竭生物学和使用基因过表达或基因编辑上。相信合成生物学有能力提供新一代方法以预防或逆转T细胞耗竭，甚至能在患者发生不良反应时使CAR信号安全可控。
衰竭在CART中的角色
专家：MichaelR.Green教授（美国德州大学MD安德森癌症中心）
与实体瘤相比，B细胞淋巴瘤（BCL）的免疫微环境是独一无二的。大多数BCL起源于生发中心。其中，T细胞通过一组复杂和动态的相互作用严格调控B细胞的成熟。在这个过程中，发生免疫逃逸的机制数不胜数。但是抗CD19CART细胞可以在约50%的复发/难治性BCL患者中克服这种逃逸机制。而其余50%的患者的治疗失败机制尚不完全清楚。
T细胞衰竭很可能在那些CART细胞失败案例中起主要作用。在肿瘤内，来源于患者并且用于CART生产的细胞、以及回输给患者的CART细胞中，均能在不同程度上检测到T细胞衰竭状态。较高的T细胞耗竭率与CART细胞治疗后较差的临床结果相关。T细胞耗竭可能源于肿瘤细胞抵抗及逃避T细胞介导的杀伤的慢性抗原刺激。肿瘤内的代谢变化和免疫抑制细胞因子及趋化因子亦可导致未耗尽的T细胞中效应功能丢失。这些肿瘤驱动的功能失调状态可能会在采集的T细胞中表现出来，并在CART细胞输注产品中持续存在。探索导致衰竭及功能障碍的机制和性质、研究CART细胞衰竭如何得到干预及逆转等问题，是该领域的根本挑战。
CART细胞的衰竭之路
专家：StephenGottschalk教授（美医院）
表达CAR的T细胞可有效诱导血液系统肿瘤患者的缓解，然而，复发仍然是个大问题。同样，CART细胞对实体瘤的效果也相对有限。短暂和无效的临床疗效的原因是多方面的，T细胞内在和外在因素参与其中，如CART细胞耗竭。“T细胞耗竭”是指可能由不同机制引起的低活性功能T细胞状态。虽然在其终末期，其表观谱相对固定、难以逆转，但仍有很多方法减缓甚至阻止CART细胞衰竭。这些方法包括：(1)优化CART细胞制造；(2)调控T细胞中的转录程序；(3)在特定细胞因子或嵌合细胞因子受体中表达转基因分子；(4)改善CART细胞的代谢适应性。最后，将CART细胞疗法与其他治疗方式相结合将增强CART细胞的效应功能。如何优化这些方法的临床转化？显然，我们需要临床研究来评估多种预防CART细胞耗竭的方法。“一次一步”的临床研究方法不仅成本太高，且耗时较长，无法改善癌症患者的临床结局。
CART细胞的功能/障碍
专家：DanielE.Speiser教授（瑞士洛桑大学）
癌症患者自身T细胞的体外扩增和过继转移（输血）是一种越来越有效的临床疗法。然而，由于转移的T细胞的活性或功能不足，许多疗法仍然无法有效改善临床结局。基于基因编辑的CAR来介导多种共激活信号，有望为转移的细胞提供“超自然力量”。然而，由于各种免疫调节遗传和表观遗传机制，CART细胞可能会变得功能失调（即衰竭或衰老）。这种现象可以通过制备具有更高长期潜力的CART细胞来改善。事实上，基于T细胞的疗法的成功取决于足量的早期分化的干细胞样记忆细胞，这些细胞能够持久存在并持续产生（终末）分化的效应细胞来杀死癌细胞。通常，与保持其分化潜能并最终变得如此长期的早期分化细胞相反，效应细胞会逐渐且不可逆转地功能失调。当前需要更多的研究来确定T细胞的潜在机制，以及可能支持长期有效T细胞反应的其他细胞和细胞相互作用；这可能涉及能够有效地重新刺激干细胞样T细胞的树突状细胞。基于这样的观点，将有助于优化新型CART细胞的设计和制备，以促进CART细胞的长期功能，从而产生强大的抗肿瘤免疫。
长期治疗失败，防患于未然
专家：DietmarZehn教授（慕尼黑工业大学）
术语“T细胞耗竭”描述了一种由于长期暴露于高水平抗原而导致的功能减退的效应状态。CART细胞在抗原结合功效和接受强TCR共刺激等方面进行了优化。不出所料，这通常会导致与T细胞耗竭相似的分化偏好。因此，在慢性感染和肿瘤中，阻断抑制性受体-配体也可提高CAR的功效。类似地，缺乏与耗竭相关的转录因子（Tox和Nr4a）或恢复Nfat和AP-1共同增强了CAR功能。因此，CAR受到T细胞耗竭相关机制的负调控。
抗原刺激阻断可增强CAR的功能，抵消已建立的T细胞耗竭。这表明CART细胞和正常T细胞之间耗竭程度可能存在差异。抑制T细胞耗竭（例如通过阻断Tox）可暂时增强其效应功能，却会导致关键的Tcf1+祖细胞丢失，最终造成T细胞的功能下降。因此，当前亟需阐明对抗CAR耗竭的短期和长期结果。值得注意的是，在临床前模型中，CAR通常在短期观察期内进行测试，因此其长期状态尚不清楚。探索抑制CART细胞衰竭对其长期状态的影响仍然是一项悬而未决的任务。
赋能CART细胞
专家：PaulA.Beavis教授（澳大利亚彼得·麦克卡勒姆癌症中心）
“CART细胞耗竭”被定义为通过延长抗原刺激驱动的分化而丧失效应功能（如细胞因子的产生）。这一状态在实体瘤微环境中尤为常见，诸多因素促成了这一现象。
尽管抗CD19CART细胞在特定环境（如淋巴组织）中能够有效与靶抗原结合，但在实体瘤中，CART细胞必须在免疫抑制环境中发挥功能，缺氧等诸多因素可促进T细胞耗竭。通过CRISPR等细胞工程策略可有效增强CART细胞对这些因素的抵抗力。鉴于CART细胞分泌细胞因子的能力对治疗效果至关重要，因此衰竭对实体瘤中的CART细胞功效尤其有害，这使得CART细胞既能激活宿主免疫，又能参与细胞因子介导的直接杀伤肿瘤细胞。因此，通过促进低分化T细胞表型来对抗衰竭的方法在理想情况下应该是可逆的，使CART细胞能够继续分化为具有分泌细胞因子和在肿瘤部位引发细胞毒性功能的能力的效应T细胞。另一个需要考虑的方面是，尽管抗CD19CART细胞在输注后进行扩增，但在实体瘤患者中并未观察到相同程度的扩增。这可能是因为抗CD19CART细胞比实体瘤更容易遇到它们的靶抗原。鉴于这些挑战，应谨慎考虑赋予CART细胞以内源性免疫力，这种策略可能无法提供持久的抗肿瘤免疫。
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