Nature | CAR-T细胞的胞啃作用是肿瘤免疫逃逸的主要原因

撰文 | 飞绵

嵌合抗原受体（CARs）是一类人工合成抗原受体的总称，通过嵌合抗原受体重编程的方法，使其能够特异性的识别某种抗原，发挥细胞毒性作用【1】。随着CAR-T细胞技术的不断发展，研究人员将一些与T细胞激活密切相关的共刺激分子与抗原受体同时表达在T细胞表面，增强了T细胞的杀伤活性【2】。由于CAR-T细胞的重编程方法是通过慢病毒将相关基因序列直接整合到细胞染色体中，因此细胞能够长期稳定的表达所设计好的抗原受体和共刺激分子，理论上讲其功能能够长期保持稳定。目前已经有大量临床报道表明，自体来源的CAR-T细胞治疗对于多种B细胞恶性肿瘤和多发性骨髓瘤具有良好的疗效【2,4】。然而，仍然有一部分患者在接受CAR-T细胞治疗后肿瘤复发。其中，部分复发的患者肿瘤细胞表面已经不再表达原CAR-T细胞能够识别的抗原【6,8,9】。但是还有部分患者复发的肿瘤细胞中原CAR-T细胞所识别的抗原依然存在，但其密度明显降低，当再次输入同样的CAR-T细胞后疗效较差【1,2,4-9】。目前来讲，CAR-T细胞治疗后引起肿瘤抗原密度降低而导致的肿瘤复发和免疫逃逸的机制尚不明确。

2019年3月28日，来自美国凯特琳癌症中心的Michel Sadelain等研究人员在Nature发表题目为：CAR T cell trogocytosis and cooperative killing regulate tumour antigen escape的文章，对这一问题进行了系统的阐释。

研究者使用NALM6急性淋巴细胞白血病（ALL）小鼠模型进行了研究。结果表明，CAR-T细胞通过胞啃作用(trogocytosis)将NALM6肿瘤细胞表面的CD19抗原转移到Car-T细胞表面，导致了NALM6肿瘤细胞CD19抗原可逆性的丢失。由于靶抗原被转移到了Car-T细胞表面，因此引起了CAR-T细胞之间的相互攻击，从而导致了T细胞的耗竭和活性降低。其次作者证明，CAR-T细胞杀伤肿瘤细胞对肿瘤细胞抗原的密度存在阈值，当肿瘤细胞表面抗原密度降低到一定程度，CAR-T细胞表现出无免疫应答的状态。同时作者发现，CAR-CD19-CD28-T细胞和CAR-CD19-4-1BB-T细胞（分别表示为19-28ζ 和 19-BBζ）对于肿瘤细胞表面抗原密度的敏感性不同（其中19-28ζ 强于19-BBζ ）。不同的CAR-T细胞协同治疗可以抵消胞啃作用导致的肿瘤免疫逃逸，显著提升CAR-T免疫疗法的治疗效果。

首先，研究者通过体内外实验研究了19-28ζ和19-BBζ这两种CAR-T细胞对肿瘤细胞的胞啃作用。结果表明，小鼠体内的白血病细胞NALM6表面CD19抗原在19-BBζ Car-T细胞输注后32天-70天期间明显降低，而19-BBζ CAR-T细胞表面的CA19抗原却升高。随后将该表面抗原CD19密度降低的NALM6肿瘤细胞体外培养后，其表面抗原的表达量逐渐恢复到正常水平，表明上述的抗原丢失是一种可逆的过程。体外实验结果表明，在共培养体系中，CAR-T细胞只有在与肿瘤细胞相互接触的情况下才会发生CD19抗原转移，更进一步研究者使用基因编辑技术将NALM6细胞表面的CD19抗原更换成了mCherry-CD19，通过流式细胞分选技术证明了CAR-T细胞对肿瘤细胞的胞啃作用是导致肿瘤细胞发生抗原转移的重要机制。

但是，胞啃作用导致的肿瘤抗原丢失和转移不仅局限于上述的CAR-CD19-T细胞和NALM6细胞之间，作者在使用CAR-CD22-T细胞以及SUP-B15, Raji ,CD19+ SK-OV-3等细胞系和从患者体内获得的原代肿瘤细胞进行研究，均得到了相似的结果。这些研究说明胞啃作用导致的肿瘤抗原丢失和转移可能是CAR-T细胞治疗后引起肿瘤细胞表面抗原密度降低失的一个普适机制。由于CAR-T细胞捕获了肿瘤细胞抗原，进而导致CAR-T细胞之间的相互的杀伤作用，为了减弱该效果，CAR-T细胞会逐渐表达一些T细胞抑制性的分子，如PD-1, LAG-3和TIM-3等，诱导其失活，进而导致了肿瘤的免疫逃逸。

其次，作者通过体外实验证明了胞啃作用导致的抗原浓度降低也是引起肿瘤免疫逃逸的主要原因，CAR-T细胞表现出对低抗原载量的肿瘤细胞无应答的现象，存在一个阈值，同时作者发现19-28ζCAR-T细胞对肿瘤细胞CD19抗原密度的敏感程度较19-BBζ更高，在相同抗原载量的条件下，19-28ζCAR-T细胞对肿瘤生长的抑制效果相对更明显，并且19-BBζ和19-28ζ这两种CAR-T细胞在体外的杀瘤实验中能够发挥协同作用。

目前有大量报道表明，不同抗原联合治疗是预防肿瘤复发的重要手段。因为在同一患者体内并不是所有肿瘤细胞均表达同一种抗原，使用针对单一抗原的CAR-T细胞容易导致患者体内不表达该抗原的肿瘤细胞的生长和肿瘤复发【2-4】。在本文中，作者发现不同CAR-T细胞的联合治疗对于低抗原密度的复发同样具有明显的效果。借助于表面抗原CD19密度高、中、低的荷瘤小鼠模型，通过系列不同CAR-T细胞配伍的实验表明，两种不同CAR-T细胞的联合治疗效果相比于单一的CAR-T细胞治疗能够有明显的提升，可以抵消CAR-T细胞胞啃作用对肿瘤治疗产生的负面效果。其中19-28ζ 和22-ΒΒζ （抗CD22同时包含4-1BB 共刺激分子的CAR-T细胞）联合治疗能够达到最优的抑瘤作用（图1）。小鼠在治疗后观察期内得到持续的缓解。

图1：不同Car-T细胞组合治疗方案对肿瘤免疫逃逸的抑制效果

综上所述，该研究阐明了胞啃作用是CAR-T细胞治疗后肿瘤细胞表面抗原载量降低的机制，以及不同共刺激分子CAR-CD19-T细胞对肿瘤细胞表面抗原密度的敏感性各异。然后作者提出了通过不同CAR-T细胞联合治疗能够用于抵抗细胞胞啃作用导致的肿瘤抗原密度降低以及CAR-T细胞无应答等的负面作用，提升治疗效果。其中19-28ζ 和22-ΒΒζ联合应用在动物实验中被证明是最优的搭配方案，为后续的临床治疗提供了很有价值的参考和建议。

原文链接：

https://doi.org/10.1038/s41586-019-1054-1

制版人：子阳

参考文献

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