2018年1月24/醫(yī)麥客 eMedClub/--現(xiàn)如今，CAR-T在血液腫瘤乃至某些實(shí)體瘤上的成功和不俗表現(xiàn)大家都早已耳熟能詳。緣于眾多學(xué)者、醫(yī)生、患者、投資人的持續(xù)關(guān)注和大量資本的加入運(yùn)作，CAR-T細(xì)胞療法已然迅速成為了生物醫(yī)藥領(lǐng)域的重點(diǎn)突破方向。
借助信息時(shí)代便捷的傳播途徑，關(guān)于CAR-T的技術(shù)帖、科普文也是層出不絕。但是，熱潮的背后，我們也要清醒地意識(shí)到這一新興抗癌神器在應(yīng)用的時(shí)候仍然存在安全方面的考量。
眾所周知，在一些情況下，CAR-治療后的嚴(yán)重細(xì)胞因子釋放綜合征(CRS)和神經(jīng)毒性可能會(huì)危及生命，而對(duì)這些毒性的處理仍然是醫(yī)生所面臨的巨大挑戰(zhàn)。為了能夠更好的預(yù)防和管理毒副作用，研究人員希望進(jìn)一步了解CRS和神經(jīng)毒性的發(fā)病機(jī)制，確定能預(yù)測這些毒性的預(yù)測性生物標(biāo)志物。
目前，在CAR-T細(xì)胞治療的多個(gè)臨床試驗(yàn)中，研究人員已經(jīng)確定了嚴(yán)重CRS和/或神經(jīng)毒性的一些危險(xiǎn)因素，也包括一些預(yù)測性生物標(biāo)志物，這些生物標(biāo)志物能夠事先確定哪些患者在CAR-T細(xì)胞治療期間可能經(jīng)歷嚴(yán)重的CRS和/或神經(jīng)毒性，從而促進(jìn)對(duì)這些毒性的早期干預(yù)管理。在此，我們回顧了CRS和神經(jīng)毒性的發(fā)病機(jī)制，并總結(jié)了預(yù)測生物標(biāo)志物的進(jìn)展，以期能夠改善CAR-T細(xì)胞治療癌癥的安全性。
推薦閱讀：
背景
2016年，包括諾華的CTL019、Kite的KTE-C19和Juno的JCAR015在內(nèi)的三個(gè)靶向CD19的嵌合抗原受體T細(xì)胞(CAR-T)療法曾并列為CAR-T第一梯隊(duì)。
2017年8月30日，F(xiàn)DA正式批準(zhǔn)諾華的突破性CAR-T療法 Kymriah(CTL019，tisagenlecleucel)上市，用于治療復(fù)發(fā)或難治性兒童和年輕成人B細(xì)胞急性淋巴細(xì)胞白血病。
2017年10月18日，美國FDA正式批準(zhǔn)了全球第二個(gè)CAR-T療法—Yescarta(KTE-C19，axicabtagene ciloleucel)上市！用于治療復(fù)發(fā)/難治性大B細(xì)胞淋巴瘤的成人患者。
相比之下，2017年3月，在五名患者死亡后，Juno Therapeutics宣布放棄lCAR-T產(chǎn)品JCAR015的臨床研究。患者均死于腦水腫，這是JCAR015的關(guān)鍵II期試驗(yàn)(ROCKET)治療成人B-ALL(B細(xì)胞急性淋巴性白血病)患者的神經(jīng)學(xué)不良事件。而在放棄臨床研究的同時(shí)，JCAR015的極端后果也突出了如何控制CAR-T細(xì)胞治療毒性的挑戰(zhàn)。
CAR-T細(xì)胞治療過程(圖片來源 labiotech.eu)
與傳統(tǒng)的癌癥療法不同，CAR-T細(xì)胞是一種“活藥物”，其在體內(nèi)與抗原接合時(shí)會(huì)經(jīng)歷強(qiáng)烈擴(kuò)增(100-100000倍)的過程。除了有效的抗腫瘤活性之外，這些CAR-T細(xì)胞還可能引起顯著的副作用。其中細(xì)胞因子釋放綜合征(CRS)和神經(jīng)毒性是最常見和最嚴(yán)重的兩種毒性反應(yīng)。
在CTL019(tisagenlecleucel)治療r / r B-ALL(復(fù)發(fā)/難治性B細(xì)胞-急性淋巴細(xì)胞白血病)的一項(xiàng)II期試驗(yàn)中，有47％和15％的患者經(jīng)歷了嚴(yán)重的CRS和神經(jīng)毒性。在KTE-C19(axicabtageneciloleucel)治療侵襲性B細(xì)胞非霍奇金淋巴瘤(B-NHL)的關(guān)鍵試驗(yàn)中，有13％和28％的患者經(jīng)歷了嚴(yán)重的CRS和神經(jīng)毒性。
副作用應(yīng)對(duì)(圖片來源 novartis)
在此，值得一提的是，在FDA批準(zhǔn)首個(gè)CAR-T細(xì)胞產(chǎn)品上市的同時(shí)，已經(jīng)建立了包括白細(xì)胞介素(IL)-6受體抑制劑tocilizumab單獨(dú)或與類固醇藥物聯(lián)合管理這些毒性的指南，并將其納入一些CAR-T臨床試驗(yàn)中。總的來說，這兩種毒性在大多數(shù)患者中都是可以控制的，但是在某些情況下，仍有可能會(huì)危及生命，而對(duì)這些情況的處理可能是非常具有挑戰(zhàn)性的。
因此，了解CRS和神經(jīng)毒性的發(fā)病機(jī)制對(duì)于早期發(fā)現(xiàn)和更好地處理這些情況至關(guān)重要。此外，確定重度CRS和神經(jīng)毒性患者的預(yù)測特征和生物標(biāo)志物同樣很重要，這樣就可以在CAR-T細(xì)胞治療期間對(duì)有可能經(jīng)歷這些并發(fā)癥的患者進(jìn)行危險(xiǎn)分層。
CAR-T細(xì)胞治療
相關(guān)的CRS的臨床表現(xiàn)
CRS的臨床表現(xiàn)包括發(fā)熱、惡心、疲勞、肌痛、萎靡、低血壓、缺氧、凝血障礙、毛細(xì)血管滲漏，和/或多器官毒性。并且在30–94%的患者中觀察到，其中包括經(jīng)歷3級(jí)及以上CRS的1-48％的患者。
通常在CAR-T細(xì)胞輸注后1至22天發(fā)生，發(fā)作的中位時(shí)間為2-3天。嚴(yán)重CRS通常比不嚴(yán)重的CRS開始的時(shí)間更早。大部分患者首發(fā)的CRS臨床表現(xiàn)為高熱，部分患者甚至可達(dá)到40℃以上。值得注意的是，在接受過化療清除淋巴細(xì)胞后的133例B細(xì)胞惡性腫瘤患者，接受anti-CD19 CAR-T細(xì)胞(JCAR014)治療的一項(xiàng)大隊(duì)列臨床研究中，研究者發(fā)現(xiàn)，≥4級(jí)CRS的患者(發(fā)熱)不僅在CAR-T細(xì)胞輸注后較早發(fā)生，而且達(dá)到了相當(dāng)高的溫度，并且持續(xù)時(shí)間比低于4級(jí)CRS的患者更長。
除高熱、肌痛、萎靡等體質(zhì)癥狀外，一些嚴(yán)重的病例可出現(xiàn)血流動(dòng)力學(xué)不穩(wěn)定、毛細(xì)血管滲漏伴低血壓、心動(dòng)過速、缺氧、呼吸急促、噬血細(xì)胞性淋巴組織細(xì)胞增生癥(HLH)/巨噬細(xì)胞活化綜合征等器官毒性。輕度至中度CRS通常是受自身限制的，可以通過密切觀察和支持性護(hù)理進(jìn)行管理。
嚴(yán)重的CRS必須單獨(dú)使用tocilizumab(托珠單抗)或類固醇藥物進(jìn)行加強(qiáng)治療。盡管如此，仍有少數(shù)患者接受加強(qiáng)治療后，任何時(shí)候都沒有臨床改善或惡化的情況出現(xiàn)，這類經(jīng)歷抵抗性CRS的患者的死亡風(fēng)險(xiǎn)非常高。此外，CRS的解決時(shí)間是可變的，可能是在CAR-T細(xì)胞輸注后1至60天的范圍內(nèi)，平均時(shí)間約一周。必須強(qiáng)調(diào)的是，重度CRS患者造血功能恢復(fù)會(huì)存在延遲，潛在的增加感染機(jī)會(huì)，特別是在使用tocilizumab的情況下，會(huì)使中性粒細(xì)胞減少癥惡化。經(jīng)驗(yàn)性抗生素治療應(yīng)該在淋巴清除化療開始時(shí)實(shí)施。
CAR-T細(xì)胞治療后，CRS所涉及的細(xì)胞因子譜不僅包括干擾素(IFN)-γ、IL-2、可溶性IL-2Rα、IL-6、可溶性IL-6R和粒細(xì)胞巨噬細(xì)胞集落刺激因子(GM-CSF)等效應(yīng)細(xì)胞因子，還包括主要由單核細(xì)胞和/或巨噬細(xì)胞分泌的細(xì)胞因子，例如：IL-1、IL-6、IL-8、IL-10、IL-12、腫瘤壞死因子(TNF)-α、IFN-α、單核細(xì)胞趨化蛋白-1(MCP-1)、巨噬細(xì)胞炎癥蛋白(MIP)1α等。
此外，在CAR-T細(xì)胞治療后出現(xiàn)CRS的患者中，一些血清生化標(biāo)志物(包括C反應(yīng)蛋白CRP和鐵蛋白水平)總是會(huì)升高。監(jiān)測這些實(shí)驗(yàn)室指標(biāo)的變化可以更近一步的了解CRS，并且已有幾項(xiàng)CAR-T臨床試驗(yàn)中記錄了與CRS相關(guān)的細(xì)胞因子譜。但值得注意的是，CRS的診斷，分級(jí)和管理主要是基于上述臨床癥狀和體征，而不是那些實(shí)驗(yàn)室指標(biāo)。
CAR-T細(xì)胞治療
相關(guān)的CRS的發(fā)病機(jī)制
CRS不限于CAR-T細(xì)胞治療，它與anti-CD3(OKT3)、anti-CD20(利妥昔單抗)、anti-CD28(TGN1412)、anti-CD52(阿侖單抗)、CD3 / CD19雙特異性抗體(blinatumomab)和anti-PD-1(nivolumab)等治療性單克隆抗體也相關(guān)。CRS也被稱為細(xì)胞因子風(fēng)暴，強(qiáng)調(diào)了免疫系統(tǒng)狀態(tài)發(fā)生了變化，炎癥反應(yīng)失去控制。一些研究人員會(huì)使用“細(xì)胞因子風(fēng)暴”這個(gè)詞來指代嚴(yán)重的CRS。一般來說，在促炎和抗炎機(jī)制之間有一個(gè)平衡，它決定炎癥反應(yīng)的強(qiáng)度并維持免疫平衡。促炎細(xì)胞因子和抗炎細(xì)胞因子受涉及到淋巴細(xì)胞(B細(xì)胞、T細(xì)胞和/或自然殺傷細(xì)胞)、髓樣細(xì)胞(巨噬細(xì)胞、樹突細(xì)胞和單核細(xì)胞)和內(nèi)皮細(xì)胞的復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)調(diào)控。此外，每種細(xì)胞因子還可以對(duì)其他細(xì)胞因子發(fā)揮誘導(dǎo)和抑制作用，從而形成負(fù)責(zé)平衡調(diào)節(jié)的細(xì)胞因子基質(zhì)。如果這種微妙的平衡被打破，炎性細(xì)胞因子占上風(fēng)，那么結(jié)果就可能導(dǎo)致細(xì)胞因子風(fēng)暴。
CRS是超免疫激活引起的炎性細(xì)胞因子過度產(chǎn)生的直接結(jié)果。但是，詳細(xì)的機(jī)制仍然不明確。重要的是，這一領(lǐng)域的最新發(fā)現(xiàn)可能揭示了CAR-T細(xì)胞誘導(dǎo)的CRS的潛在機(jī)制。
(1) CAR是主要組織相容性復(fù)合物獨(dú)立受體，因此可以在CD4和CD8 T細(xì)胞中起作用，使得CAR-T細(xì)胞與傳統(tǒng)的T淋巴細(xì)胞的生物學(xué)不同。幾項(xiàng)臨床前研究表明：單獨(dú)的CD4 CAR-T細(xì)胞具有與CD8 CAR-T細(xì)胞相當(dāng)?shù)目鼓[瘤活性，并且具有更強(qiáng)的擴(kuò)增能力，并且能夠產(chǎn)生更高水平的免疫刺激性細(xì)胞因子，如IFN-γ，TNF IL-2等。這種獨(dú)特的特征可能有助于CAR-T細(xì)胞在腫瘤細(xì)胞或非惡性細(xì)胞中接觸靶抗原時(shí)迅速分泌高水平的細(xì)胞因子。
活化的CD4 CAR-T細(xì)胞和CD8 CAR-T細(xì)胞釋放的IFN-γ可刺激巨噬細(xì)胞活化并誘導(dǎo)高水平的促炎性細(xì)胞因子，包括IL-12、IL-6、TNF-α、IL-1β、IL-15以及包括IL-4、IL-10在內(nèi)的低水平的抗炎細(xì)胞因子，進(jìn)一步促進(jìn)隨后的免疫反應(yīng)。IFN-γ輔助的巨噬細(xì)胞激活對(duì)維持和增強(qiáng)免疫應(yīng)答的強(qiáng)度具有直接的積極作用，潛在地增加了CRS發(fā)生的可能性。巨噬細(xì)胞與T細(xì)胞通過細(xì)胞因子相互作用，或解釋了為什么在接受CAR-T細(xì)胞的患者亞群中可能出現(xiàn)巨噬細(xì)胞活化綜合征，以及為什么巨噬細(xì)胞活化綜合征的細(xì)胞因子譜和CRS的臨床表現(xiàn)重疊。
(2) 最近的兩項(xiàng)臨床研究表明，血管內(nèi)皮激活或功能障礙與嚴(yán)重的CRS有關(guān)。JCAR014治療的133名患者的研究數(shù)據(jù)已經(jīng)表明，在嚴(yán)重CRS期間，內(nèi)皮活化(包括血管性血友病因子VWF和血管生成素(Ang)-2)的生物標(biāo)志物升高，這與嚴(yán)重CRS中血管不穩(wěn)定、毛細(xì)血管滲漏和消耗性凝血障礙的表現(xiàn)是一致的。
此外，該研究還表明，輸注CAR-T細(xì)胞之前存在內(nèi)皮活化的患者易于發(fā)生嚴(yán)重的CRS。值得注意的是，來自賓夕法尼亞大學(xué)(Upenn)的研究人員已經(jīng)證實(shí)(接受CTL019輸注后死于CRS的患者的淋巴結(jié)組織)，通過使用雙RNA ISH來檢測IL-6的表達(dá)水平，內(nèi)皮細(xì)胞特別是血管內(nèi)皮細(xì)胞是CRS中IL-6的關(guān)鍵來源。因此，可能存在級(jí)聯(lián)反應(yīng)，其逐漸增強(qiáng)內(nèi)皮活化，其中由CAR-T細(xì)胞和non-CAR-T細(xì)胞的超活化釋放的高濃度系統(tǒng)性細(xì)胞因子如IFN-γ，IL-6和TNF- -T細(xì)胞誘導(dǎo)內(nèi)皮細(xì)胞活化，然后活化的內(nèi)皮細(xì)胞產(chǎn)生更多的IL-6。高水平的IL-6可能啟動(dòng)促炎性IL-6介導(dǎo)的信號(hào)級(jí)聯(lián)反應(yīng)，加劇促炎和抗炎細(xì)胞因子的失衡。 Upenn的這一觀察結(jié)果可能有助于闡明tocilizumab緩解CRS的機(jī)制。
CAR-T細(xì)胞治療
相關(guān)的神經(jīng)毒性的臨床表現(xiàn)
據(jù)報(bào)道，神經(jīng)毒性的發(fā)生率為20-64％，其中13-52％的病例≥3級(jí)，最常見的癥狀包括腦病變、頭痛、譫妄、焦慮、震顫、失語。另外，在CAR-T細(xì)胞的臨床試驗(yàn)中也觀察到其它神經(jīng)毒性表現(xiàn)，如意識(shí)水平下降、意識(shí)模糊、癲癇發(fā)作和腦水腫。
通常，神經(jīng)系統(tǒng)事件發(fā)生的中位數(shù)是CAR-T細(xì)胞輸注后的4-5天，可與CRS同時(shí)發(fā)生或單獨(dú)發(fā)生。一般來說，輕微的臨床體征是受自我限制的，能夠在幾天內(nèi)自行緩解。更嚴(yán)重的癥狀可能需要單獨(dú)或與地塞米松的支持治療，并可在4周內(nèi)完全緩解。然而，由這種意外的毒性引起的一些死亡已被記錄，神經(jīng)毒性管理已引起了極大的關(guān)注。而一種被稱為blinatumomab的CD3/CD19的雙特異性抗體，與CAR-T細(xì)胞一樣可導(dǎo)致強(qiáng)烈的T細(xì)胞活化，也有類似的神經(jīng)毒性報(bào)道。
CAR-T細(xì)胞治療
相關(guān)的神經(jīng)毒性的發(fā)病機(jī)制
迄今為止，CAR-T相關(guān)神經(jīng)毒性的確切機(jī)制尚未完全闡明，幾種可能的機(jī)制也許會(huì)導(dǎo)致神經(jīng)毒性的發(fā)展。
(1) CAR-T細(xì)胞直接介導(dǎo)對(duì)中樞神經(jīng)系統(tǒng)(CNS)組織的毒性，該組織可能具有待檢測靶向抗原的表達(dá)。 迄今為止，關(guān)于CAR-T細(xì)胞誘導(dǎo)的神經(jīng)毒性的主要理解是從涉及CD19的試驗(yàn)中獲得的，研究人員已經(jīng)在多個(gè)臨床試驗(yàn)中觀察到靜脈內(nèi)輸注的CAR-T細(xì)胞可以穿透血腦屏障(BBB)，因此，在CAR-T細(xì)胞治療時(shí)，不考慮中樞神經(jīng)系統(tǒng)的惡性腫瘤患者。
在一部分患者中，運(yùn)輸至腦脊液(CSF)的這些CAR-T細(xì)胞能夠有效地根除CNS惡性腫瘤。然而，目前尚無實(shí)驗(yàn)證據(jù)證明CNS組織中存在CD19表達(dá)。除anti-CD19 CAR-T以外，最近，F(xiàn)ry團(tuán)隊(duì)在一項(xiàng)研究中指出：接受anti-CD22 CAR-T細(xì)胞的B-ALL的16名患者中，幾名患者經(jīng)歷了可逆的神經(jīng)事件，包括短暫性幻視，輕度無應(yīng)答，輕度定向障礙和輕中度疼痛。Davila等人已經(jīng)證實(shí)，在經(jīng)歷神經(jīng)毒性的患者的腦脊液(CSF)中未發(fā)現(xiàn)可檢測到的CAR-T細(xì)胞。總之，這些發(fā)現(xiàn)提供了一定的證據(jù)來駁斥上述假設(shè)；然而，在沒有確鑿證據(jù)之前，并不能排除CAR-T細(xì)胞對(duì)表達(dá)靶向抗原的CNS正常細(xì)胞的直接毒性作用。仍需要更多的研究來進(jìn)一步驗(yàn)證。
(2) CNS內(nèi)皮細(xì)胞活化成為CAR-T細(xì)胞相關(guān)神經(jīng)毒性的驅(qū)動(dòng)因子。最近，Gust等人觀察到內(nèi)皮功能障礙，增加了神經(jīng)毒性患者的BBB通透性，并構(gòu)建了一種可行的病理生理模型來闡明神經(jīng)毒性的發(fā)展。此外，他們還發(fā)現(xiàn)，在淋巴細(xì)胞清除之前有內(nèi)皮細(xì)胞活化的證據(jù)可能會(huì)增加神經(jīng)毒性。
133例患者中出現(xiàn)CRS和NT(神經(jīng)毒性)的比例，注：CTCAE是常見不良反應(yīng)事件評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)(圖片來源 CANCER DISCOVERY)
133個(gè)B細(xì)胞惡性腫瘤的成人患者(62例B-NHL，47例B-ALL和24例CLL)，在接受了化療清除淋巴細(xì)胞后，接受JCAR014輸注，神經(jīng)毒性的總體發(fā)生率為40%(n=53/133)；21%(n=28/133)的患者經(jīng)歷了≥3級(jí)的神經(jīng)毒性，其中包括5例5級(jí)神經(jīng)毒性。Gust團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)，經(jīng)歷≥3級(jí)神經(jīng)毒性的患者存在更嚴(yán)重的血管功能障礙，包括血管滲漏和彌散性血管內(nèi)凝血，這與CAR-T細(xì)胞輸注后，普遍的內(nèi)皮細(xì)胞激活的證據(jù)(血清Ang-2、VWF增加)相一致。
此外，他們還表明，神經(jīng)毒性與早發(fā)性的高濃度血清細(xì)胞因子，包括IL-6、 IFN-γ和TNF-α等在內(nèi)的內(nèi)皮細(xì)胞激活相關(guān)。這些高水平的炎性細(xì)胞因子誘導(dǎo)內(nèi)皮細(xì)胞的活化，導(dǎo)致Ang-2和VWF的水平增加，而且VWF會(huì)結(jié)了活化的內(nèi)皮細(xì)胞和sequesters platelets。由于內(nèi)皮激活允許包括IFN-γ和TNF-α的高濃度血清細(xì)胞因子轉(zhuǎn)運(yùn)到CSF(腦脊液)中，導(dǎo)致BBB(血腦屏障)的滲透性增加。
在最嚴(yán)重的病例中，這一前饋循環(huán)(feed-forward loop)可導(dǎo)致組織基底膜和血管的破裂，引起腦水腫、出血、梗塞和壞死，而且，研究人員在2名有致命神經(jīng)毒性的患者的尸檢中，還觀察到了神經(jīng)元壞死。必須強(qiáng)調(diào)的是，IL-6可能在這個(gè)前饋循環(huán)中起著至關(guān)重要的作用。
值得注意的是，他們已經(jīng)表明，IL-6血清濃度過早的達(dá)到峰值與更高的≥4級(jí)神經(jīng)毒性的風(fēng)險(xiǎn)相關(guān)。事實(shí)上，已經(jīng)有報(bào)道稱，具有可逆的脾臟病變的輕度腦病患者的CSF和血清中IL-6水平顯著升高。我們研究組還觀察到，B-ALL患者血清中IL-6的水平在CD19/CD20雙特異性T細(xì)胞注射后1天高度升高，僅在3級(jí)神經(jīng)毒性發(fā)生之前(未發(fā)表的數(shù)據(jù))。此外，國家癌癥研究所(NCI)已經(jīng)觀察到，tocilizumab治療導(dǎo)致了一組接受CAR-T細(xì)胞的患者發(fā)生了神經(jīng)毒性，這應(yīng)該歸因于tocilizumab對(duì)IL-6受體介導(dǎo)的清除而引起的IL-6水平暫時(shí)升高。簡而言之，Gust團(tuán)隊(duì)的這項(xiàng)研究為“CAR-T細(xì)胞相關(guān)的神經(jīng)毒性”提供了第一個(gè)詳細(xì)的臨床病理觀察，并且需要在其他的CAR-T細(xì)胞試驗(yàn)中得到確認(rèn)。
CAR-T細(xì)胞治療相關(guān)的
CRS和神經(jīng)毒性的危險(xiǎn)因素
基于上述分析，CRS和神經(jīng)毒性不應(yīng)該被認(rèn)為是兩個(gè)完全不相關(guān)的不良事件，應(yīng)該是由于CAR-T細(xì)胞或非CAR-T細(xì)胞的過度免疫激活引起的重疊的脫靶毒性。雖然神經(jīng)毒性可以單獨(dú)在少數(shù)患者中發(fā)生，但神經(jīng)毒性的嚴(yán)重程度主要與CRS的嚴(yán)重程度有關(guān)，兩者都與增強(qiáng)的CAR-T細(xì)胞擴(kuò)增有關(guān)。任何可以增加體內(nèi)CAR-T細(xì)胞數(shù)量的因素，包括高疾病負(fù)擔(dān)、高CAR-T輸注劑量、高強(qiáng)度的淋巴清除方案，以及一些患者的特征，包括預(yù)先存在的內(nèi)皮細(xì)胞活化，嚴(yán)重的血小板減少都可能增加CRS和/或神經(jīng)毒性的風(fēng)險(xiǎn)(如下圖)。
值得注意的是，正如在ROCKET試驗(yàn)中所觀察到的那樣，具有所有這些因素或幾乎所有這些因素的患者可能處于嚴(yán)重CRS和/或神經(jīng)毒性的極高風(fēng)險(xiǎn)中。
CRS和神經(jīng)毒性的危險(xiǎn)因素。疾病負(fù)擔(dān)和CAR-T細(xì)胞的輸注劑量對(duì)體內(nèi)CAR-T細(xì)胞的擴(kuò)增具有直接影響。增強(qiáng)的體內(nèi)CAR-T細(xì)胞擴(kuò)增能力還與氟達(dá)拉濱的高強(qiáng)度淋巴耗盡相關(guān)，其可導(dǎo)致更大程度的淋巴細(xì)胞消耗，并防止anti-CAR免疫應(yīng)答。IL-15(可以改善T細(xì)胞活化和功能的細(xì)胞因子之一)的水平由于更大程度的淋巴細(xì)胞消耗而升高。預(yù)先存在內(nèi)皮細(xì)胞激活的患者傾向于經(jīng)歷嚴(yán)重的CRS和/或神經(jīng)毒性?；罨膬?nèi)皮細(xì)胞釋放的VWF可以結(jié)合激活的內(nèi)皮細(xì)胞和sequesters platelets。另一種內(nèi)皮細(xì)胞活化生物標(biāo)志物Ang-2可以促進(jìn)毛細(xì)血管滲漏。此外，激活的內(nèi)皮細(xì)胞是CRS中IL-6的關(guān)鍵來源，分泌IL-6可以進(jìn)一步促進(jìn)內(nèi)皮細(xì)胞激活，增加CRS和/或神經(jīng)毒性的風(fēng)險(xiǎn)。(圖片來源 biomarkerres)
疾病負(fù)擔(dān)
疾病負(fù)擔(dān)與體內(nèi)CAR-T細(xì)胞的擴(kuò)增高峰有關(guān)，這應(yīng)該是疾病負(fù)擔(dān)對(duì)CRS和神經(jīng)毒性的發(fā)生以及嚴(yán)重程度的潛在機(jī)制。在CAR-T細(xì)胞輸注之后，疾病負(fù)擔(dān)一直是CRS的一致風(fēng)險(xiǎn)因素，而且在CAR-T細(xì)胞治療血液惡性腫瘤的多個(gè)臨床試驗(yàn)中已經(jīng)注意到CRS的嚴(yán)重程度與疾病負(fù)擔(dān)之間的強(qiáng)相關(guān)性。在CART-20細(xì)胞治療B-NHL的I期臨床試驗(yàn)中，我們觀察到，最大直徑大于5cm或超過3個(gè)病灶的患者具有更高的CRS風(fēng)險(xiǎn)。此外，疾病負(fù)擔(dān)與神經(jīng)毒性之間的關(guān)聯(lián)也已經(jīng)由多項(xiàng)研究報(bào)道。例如，Memorial Sloan Kettering癌癥中心(MSKCC)在JCAR015治療B-ALL的試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)骨髓白血病幼稚細(xì)胞> 50％與嚴(yán)重神經(jīng)毒性顯著相關(guān)。因此，在疾病負(fù)擔(dān)較重的情況下，采用化療或放療清除淋巴細(xì)胞的方案，減輕疾病負(fù)擔(dān)，是控制CAR-T細(xì)胞毒性風(fēng)險(xiǎn)中不可缺少的部分。目前，一種旨在減少疾病負(fù)擔(dān)，同時(shí)也影響預(yù)處理方案的cytoreductive化療方案已經(jīng)被我們和其他小組作為CAR-T細(xì)胞臨床試驗(yàn)協(xié)議的一個(gè)不可缺少的部分。
此外，對(duì)于高疾病負(fù)擔(dān)的患者應(yīng)使用較低的CAR-T細(xì)胞劑量。Fred Hutchinson癌癥研究中心(FHCRC)組在JCAR014治療B-ALL的試驗(yàn)中成功實(shí)施了“風(fēng)險(xiǎn)分層的CAR-T細(xì)胞給藥”策略，其中高疾病負(fù)擔(dān)(骨髓白血病幼稚細(xì)胞> 20％)患者的神經(jīng)毒性發(fā)生率降低，而疾病反應(yīng)不受影響。通過調(diào)整CAR-T細(xì)胞劑量在B-ALL的治療中似乎是可行的，但這可能會(huì)降低在其他腫瘤中的反應(yīng)，因此如果需要可以作為替代方案提出。總之，治療疾病負(fù)擔(dān)高的患者，在CAR-T細(xì)胞輸注之前，減輕疾病負(fù)擔(dān)是一個(gè)挑戰(zhàn)。
CAR-T細(xì)胞的輸注劑量
雖然CAR-T細(xì)胞的輸注劑量與發(fā)生CRS和/或神經(jīng)毒性的嚴(yán)重程度之間沒有明確的劑量—毒性關(guān)系，但已有研究人員觀察到輸注的CAR-T細(xì)胞劑量實(shí)際上會(huì)影響CRS和/或神經(jīng)毒性的嚴(yán)重程度。
133例R/R CD19 B細(xì)胞惡性腫瘤患者(圖片來源 Blood)
在上述的133名接受淋巴細(xì)胞消耗化療的患者和3個(gè)劑量水平JCAR014(2×10^5、2×10^6或2×10^7 JCAR014細(xì)胞/kg)的試驗(yàn)中，接受2×10^7 JCAR014細(xì)胞/kg劑量水平的隊(duì)列中，7例患者中有6例經(jīng)歷了≥4級(jí)神經(jīng)毒性。而接受2×10^6 JCAR014細(xì)胞/kg劑量水平的隊(duì)列中，79例患者中僅有1例經(jīng)歷了≥4級(jí)神經(jīng)毒性。
CAR-T細(xì)胞的輸注劑量對(duì)毒性嚴(yán)重程度的顯著影響突出了在測試新的CAR-T細(xì)胞產(chǎn)品時(shí)劑量遞增設(shè)計(jì)的必要性。
氟達(dá)拉濱—高強(qiáng)度淋巴細(xì)胞清除
Cameron Turtle(圖片來源 Fred Hutch)
Turtle和他的同事曾經(jīng)報(bào)告過，環(huán)磷酰胺(Cy)加氟達(dá)拉濱(Flu)在淋巴細(xì)胞的清除中增強(qiáng)了體內(nèi)CAR-T細(xì)胞的擴(kuò)增，這可能是導(dǎo)致更大程度的淋巴細(xì)胞損耗和延遲或阻止anti-CAR免疫反應(yīng)的原因。
更大程度的淋巴細(xì)胞減少可導(dǎo)致體內(nèi)穩(wěn)態(tài)細(xì)胞因子水平增加，包括IL-15，支持T細(xì)胞增殖和增強(qiáng)T細(xì)胞功能的細(xì)胞因子之一。在此之前，Kochenderfe等人已經(jīng)報(bào)告過：所有22位患者在化療清除淋巴細(xì)胞后血清IL-15水平升高，并且與體內(nèi)CAR-T細(xì)胞的峰值水平強(qiáng)烈相關(guān)，與神經(jīng)毒性也相關(guān)。與Kochenderfe所報(bào)道的相似，Gilbert也證明，在II期ROCKET試驗(yàn)中，JCAR015觀察到早期和快速的CAR-T細(xì)胞擴(kuò)增和IL-15水平升高是導(dǎo)致腦水腫高發(fā)生率的主要原因。此外，他指出，CAR-T細(xì)胞的早期和快速擴(kuò)增似乎與較高水平的IL-15相關(guān)，由于Flu和Cy的聯(lián)合使用，在開始CAR-T細(xì)胞輸注前，就導(dǎo)致了IL-15的增加。總之，在任何給定的CAR-T細(xì)胞劑量下，使用氟達(dá)拉濱(Flu)會(huì)增加CRS和神經(jīng)毒性的風(fēng)險(xiǎn)并不奇怪，正如FHCRC研究者在133名接受JCAR014輸注的淋巴清除治療的較大隊(duì)列中觀察到的那樣。
預(yù)先存在的內(nèi)皮激活
如上所述，在輸注CAR-T細(xì)胞之前具有內(nèi)皮激活的患者發(fā)生嚴(yán)重CRS和/或神經(jīng)毒性的風(fēng)險(xiǎn)較高，表明先前存在的內(nèi)皮激活可能是以前未被認(rèn)識(shí)到的嚴(yán)重CRS和/或神經(jīng)毒性的風(fēng)險(xiǎn)因素。值得注意的是，淋巴細(xì)胞化療之前的嚴(yán)重血小板減少癥與發(fā)生CRS的風(fēng)險(xiǎn)較高有關(guān)。
MSKCC團(tuán)隊(duì)的研究表明，血小板減少(血小板<60)與嚴(yán)重的神經(jīng)毒性顯著相關(guān)。這些發(fā)現(xiàn)意味著嚴(yán)重血小板減少癥患者可能傾向于內(nèi)皮激活，因?yàn)檠“迨莾?nèi)皮細(xì)胞因子Ang-1的少數(shù)來源之一。因此，建議在CAR-T細(xì)胞輸注前后仔細(xì)檢查VWF、Ang-2等內(nèi)皮激活標(biāo)志物，這對(duì)于CAR-T細(xì)胞治療期間的臨床處理是有意義的。與此同時(shí)，仍需要更多的研究來進(jìn)一步探索預(yù)先存在的內(nèi)皮激活與CRS和/或神經(jīng)毒性的高風(fēng)險(xiǎn)之間的關(guān)聯(lián)。
其他風(fēng)險(xiǎn)因素
先前存在的神經(jīng)系統(tǒng)并發(fā)癥可能是神經(jīng)毒性的風(fēng)險(xiǎn)因素。此外，年輕患者和未經(jīng)嚴(yán)重預(yù)處理的患者的神經(jīng)毒性更頻繁；而這一現(xiàn)象的一個(gè)合理的原因可能是這些患者的CAR-T細(xì)胞擴(kuò)增能力并沒有受到影響。
CAR-T細(xì)胞治療相關(guān)的
CRS和神經(jīng)毒性的預(yù)測生物標(biāo)志物
目前正在進(jìn)行的一個(gè)研究領(lǐng)域是細(xì)胞因子譜或血清標(biāo)志物的早期變化是否可用于預(yù)測CRS和/或神經(jīng)毒性的嚴(yán)重程度，以指導(dǎo)預(yù)防性抗細(xì)胞因子定向治療。
由于CRS的自然特征是顯著的全身性炎癥和炎性細(xì)胞因子的升高，因此血清細(xì)胞因子水平充當(dāng)生物標(biāo)志物似乎是合理的。而且，目前已有多個(gè)研究機(jī)構(gòu)證明了，CAR-T細(xì)胞輸注后血清細(xì)胞因子水平與CRS嚴(yán)重程度呈正相關(guān)。最近，Teachey及其同事的一項(xiàng)公開研究，表明他們可以用包括三種細(xì)胞因子在內(nèi)的前瞻性選擇邏輯回歸模型來準(zhǔn)確預(yù)測哪些患者會(huì)經(jīng)歷嚴(yán)重CRS。特別是針對(duì)兒科患者，在CAR-T細(xì)胞輸注的72小時(shí)內(nèi)，基于對(duì)IFN-γ、IL-13、MIP1α濃度評(píng)估的建模分析高度準(zhǔn)確，其中靈敏度為100％，特異性為96％，并且在12名兒科患者的獨(dú)立隊(duì)列中進(jìn)行了驗(yàn)證。
此項(xiàng)研究表明，CRS的最佳預(yù)測生物標(biāo)志物必須滿足以下要求：
(1) 顯著的關(guān)系是不夠的；它必須能夠以高靈敏度和特異性預(yù)測嚴(yán)重CRS的發(fā)生。例如，CRP和鐵蛋白與CRS相關(guān)，但這兩種生物標(biāo)志物都不能預(yù)測嚴(yán)重CRS的發(fā)生
(2) 細(xì)胞因子的評(píng)估必須盡早；72小時(shí)的時(shí)間太長了，因?yàn)閲?yán)重的CRS可能在CAR-T細(xì)胞輸注后24-72小時(shí)內(nèi)發(fā)生在一部分患者中。與Teachey及其同事建立的模型相比較，F(xiàn)HCRC的研究人員已經(jīng)開發(fā)了一種更簡單、更及時(shí)的分類樹模型，包括用于早期識(shí)別≥4級(jí)CRS高?；颊叩陌l(fā)燒和單一細(xì)胞因子，CAR-T輸注36小時(shí)內(nèi)發(fā)熱溫度≥38.9°C的患者，血清MCP-1檢測可獲得最佳的敏感性和特異性；此外，在CAR-T細(xì)胞輸注后的前36小時(shí)，通過IL-6≥16pg/mL的組合，該算法可以用作≥4級(jí)神經(jīng)毒性的預(yù)測生物標(biāo)志物，靈敏度為100％，特異性為94％。(接受CAR-T細(xì)胞治療后，如果患者的體溫達(dá)到38.9℃，并且MCP-1或IL-6含量偏高含量偏高，則患者可能會(huì)出現(xiàn)威脅生命危險(xiǎn)的副作用)
值得注意的是，來自MSKCC的研究已經(jīng)證實(shí)，可以將患者的一些基線特征作為重度神經(jīng)毒性的預(yù)測生物標(biāo)志物，并且具有95％的敏感性和70％的特異性，包括基線血小板水平<60或平均紅細(xì)胞血紅蛋白濃度> 33.2％和形態(tài)疾病(> 5％幼稚細(xì)胞)。但目前還不清楚這些預(yù)測模型是否可推廣，需要進(jìn)一步的研究證實(shí)。而且，目前大多數(shù)臨床醫(yī)院無法很容易的獲得MCP-1、MIP1α等細(xì)胞因子檢測方法，因此，使用臨床參數(shù)的組合建?？赡茉趯?shí)踐中能夠得到更廣泛的應(yīng)用。
如何減少與CAR-T細(xì)胞
治療相關(guān)的CRS和神經(jīng)毒性
減少CRS和/或神經(jīng)毒性的策略分為兩類：一種是旨在減輕嚴(yán)重毒性發(fā)生的預(yù)防策略，另一種是，一旦與CAR-T細(xì)胞相關(guān)的致命毒性發(fā)生時(shí)，將毒性降至最低的補(bǔ)救策略。
基于上述風(fēng)險(xiǎn)因素，預(yù)防策略主要包括在患者接受CAR-T細(xì)胞輸注前，通過化療降低腫瘤負(fù)擔(dān)，并降低高腫瘤負(fù)擔(dān)患者的CAR-T細(xì)胞劑量，尤其是B-ALL患者。更重要的是，通過密切監(jiān)測預(yù)測性生物標(biāo)志物，對(duì)高?；颊哌M(jìn)行早期干預(yù)。目前，在CAR-T細(xì)胞治療后發(fā)生嚴(yán)重或威脅生命的CRS的治療中，推薦靜脈注射tocilizumab(托珠單抗) 8 mg/kg(每次輸注的最大劑量不超過800 mg)。這個(gè)建議也可能適用于早期CRS的干預(yù)，來自西雅圖的團(tuán)隊(duì)觀察到，在不影響CAR-T細(xì)胞治療的情況下，早期tocilizumab(托珠單抗)±dexamethasone(地塞米松)的干預(yù)似乎降低了嚴(yán)重CRS的發(fā)生率。
值得注意的是，在2017美國血液學(xué)會(huì)年(ASH)年會(huì)上，Locke博士和其同事已經(jīng)提出，在ZUMA-1的安全性擴(kuò)充隊(duì)列中，KTE-C19輸注后第2天，第0天每天兩次施用750mg levetiracetam(左乙拉西坦)，預(yù)防性的輸注8mg / kg tocilizumab，降低了嚴(yán)重CRS的發(fā)生率，但對(duì)神經(jīng)毒性的管理并沒有多大影響，為預(yù)防tocilizumab減輕嚴(yán)重CRS的發(fā)生提供了初步的佐證。然而，預(yù)防性或早期的tocilizumab似乎對(duì)神經(jīng)毒性沒有什么作用，強(qiáng)調(diào)了開發(fā)預(yù)防性治療，而非tocilizumab(托珠單抗)治療神經(jīng)毒性的必要性。
補(bǔ)救策略中最好的例子是在CAR-T細(xì)胞中增加“自殺”或“消除”基因，使得在發(fā)生嚴(yán)重毒性的情況下選擇性消耗CAR-T細(xì)胞。其中誘導(dǎo)性半胱天冬酶-9(iCasp9)酶被激活，可導(dǎo)致暴露于合成二聚化藥物AP1903時(shí)表達(dá)其的T細(xì)胞快速死亡，目前，評(píng)估iCasp9修飾的CAR-T細(xì)胞的幾個(gè)臨床試驗(yàn)正在招募患者(NCT02274584和NCT02414269)。然而，二聚化藥物AP1903/Rimiducid在中國是不可獲得的，這可能限制了這種自殺系統(tǒng)在CAR-T細(xì)胞中的廣泛使用。另外，當(dāng)轉(zhuǎn)導(dǎo)的細(xì)胞被工程化以表達(dá)靶向的細(xì)胞表面抗原例如tEGFR或RQR8(結(jié)合CD34和CD20抗原的靶標(biāo))的抗體時(shí)，這種選擇性的消耗也可以通過臨床批準(zhǔn)的治療性抗體(西妥昔單抗或利妥昔單抗)來調(diào)節(jié)。其中，Juno公司已經(jīng)在其anti-CD19 CAR-T細(xì)胞產(chǎn)品中(包括JCAR014和JCAR017)使用了tEGFR，而RQR8也已被Celletics公司并入其通用anti-CD19 CAR-T細(xì)胞產(chǎn)品中。盡管如此，但令人擔(dān)憂的是，在嚴(yán)重毒性的情況下，這種通過抗體依賴性細(xì)胞毒性的細(xì)胞消融是否能夠迅速開始是個(gè)問題。
聯(lián)系客服
