文摘
T细胞通过修改嵌合抗原受体(汽车)已成为一个有前途的治疗方法。无与伦比的近期临床疗效在耐火材料b细胞恶性肿瘤带来了这种新形式的过继免疫治疗中心舞台。尽管如此,目前的成功也突显出其潜在的治疗相关的毒性。临床试验中观察到的不良事件描述综述,之后,一些创新策略发展克服这些不必要的毒性进行了概述,包括自杀基因,有针对性的活动,和其他新颖的策略。
1。介绍
细胞疗法已经上升为癌症治疗方法的前沿[1]。合成生物学的进展和基因转移使多克隆T淋巴细胞的快速和高效的重定向(2]。T细胞通过合成汽车修改已经取得了令人瞩目的成就在消除chemotherapy-resistant急性淋巴细胞白血病(3- - - - - -7),慢性淋巴细胞白血病(8,9),而非霍奇金淋巴瘤(10,11]。根据他们的承诺,也形成了一个广泛的波CAR-modified T细胞对癌症免疫疗法,包括具有挑战性的实体肿瘤(12- - - - - -15]。
汽车一般由一个细胞外antigen-binding一半(即。,single-chain variable fragment of antibody) fused to intracellular signaling domains can reprogram specificity against the targeted molecules of a selected cell and outsmart HLA restriction [16,17]。在抗原配体接触,汽车T细胞能产生细胞因子,杀死目标细胞,并刺激T细胞的增殖,导致一个高度放大反应和随之而来的消灭在数周内一个巨大数量的肿瘤细胞。尽管汽车T细胞是有前途的,毒性最相关的临床反应和致命的并发症患者曾被观察到在某些基因改性的T细胞(18- - - - - -22]。本综述的目的是提供一个框架的分类不同的毒性和突出的潜在克服策略。
2。毒性T细胞转基因的汽车
的免疫反应可能是一把双刃剑的武器。T细胞的功效与汽车转基因对癌症是大大提高为代价加强毒性;因此,这将是有用的多方面的不良事件进行分类试验,显然将他们划分为五类,即。非目标,目标肿瘤,目标肿瘤,神经毒性和其他毒性(图1)。
2.1。目标肿瘤毒性
在T细胞毒性的管理本身,最常见的毒性是目标肿瘤类型,这是引发了过度的细胞因子释放或肿瘤细胞坏死(图1(a))。免疫疗法的基本前提是激活效应T细胞,实现细胞因子释放。然而,过度的细胞因子释放可能导致细胞因子释放综合征(CRS),这可以从轻度中度到重度的改变可能致命的形式(18- - - - - -20.]。此外,大量的快速破坏肿瘤细胞也可以触发肿瘤溶解综合征(TLS),可以推出一系列的全身性代谢紊乱症状的重叠和CRS特点是高浓度的磷酸盐,钾,血清中尿酸(8,21]。新出现的证据表明,CRS和TLS的严重程度取决于疾病负担(3,22];分裂的初始剂量和严格监控的重要参数可以减轻风险(5,23]。此外,考虑到CRS表现为快速免疫反应受到大量释放细胞因子,包括干扰素-γ、il - 6和il - 10,大剂量糖皮质激素和相应管理拮抗剂马伯(如白介素受体拮抗剂马伯,叫)也可以有效治疗干预措施(24- - - - - -26]。
2.2。目标肿瘤的毒性
最显著的毒性特定基因目标T细胞是“目标肿瘤,”造成的直接攻击正常组织的共享目标抗原的表达(图1(b))。考虑到重定向T细胞的力量,毒性不致病的组织表达低水平的抗原可以是非常有害的。例如,伊拉斯姆斯大学最早的试验描述的发生胆汁郁积在肾细胞癌患者注射了T细胞修改汽车具体第九碳酸酐酶,这是生理上表达了对胆管上皮细胞(27,28]。同样,低级ERBB2表情肺上皮细胞有可能引发致命的肺毒性的报道情况29日]。记住这些毒性,严格目标抗原的选择,这是特定于肿瘤(如EphA2 [30.]和突变EGFRvIII [31日,32])或不必要的组织的类别(例如,胸腺基质淋巴细胞生成素(33,34]和CD33 [35,36]),可能是最重要的行列式来扩展应用程序。事实上,这种抗原难以确定,特别是在设置固体恶性肿瘤。此外,一项研究证明了大剂量的注入汽车T细胞(1×1010)可能会引发毒性,低剂量的HER2 / neu-specific汽车T细胞(事先调节化疗)是安全的13]。因此,考虑到已知的背景目标抗原的表达,它变得非常重要的决定是否超过阈值水平,会导致这种毒性和确定潜在的严重程度在人类身上。
2.3。不相干的毒性
不相干的毒性发生在转导t细胞抗原人口意外袭击目的以外的其他一个或激活自己独立于特异性(图1(c))。大多数的汽车通过单链变量T细胞识别抗原片段来自单克隆抗体(mab)。然而,一些马伯的安全配置文件是不确定的。的数据在体外表明人工合成结构本身可能会携带一些非目标识别的风险。例如,mab的毒性已见曲妥珠单抗(anti-HER2 / neu)的情况下,在汽车携带IgG1-derived CH2CH3域作为细胞外垫片可能与先天免疫细胞上表达的Fc受体(如巨噬细胞和NK细胞),导致antigen-independent激活(29日]。幸运的是,非目标识别可交叉反应的抗原在汽车没有明显t细胞试验。尽管如此,致命的心脏毒性已经在2/2患者注入自体T细胞工程来表达一个增强亲和力T细胞受体(TCR)针对睾丸抗原MAGE-A3 [37,38),其中大发生肌唯一表达在心脏组织(39]。因此,这种可能性必须牢记当汽车未来发展目标新的肿瘤相关抗原T细胞。
2.4。神经毒性
神经毒性是另一个潜在的严重毒性接受CD19-specific汽车t细胞治疗的患者中观察到,和它的表现范围从混乱,精神错乱,失语症某种程度的肌阵挛癫痫(图1(d))。不清楚的是这些神经的病因病理生理学的副作用。虽然CD19的明确表达式在受影响的大脑区域没有被证明,一些团体记录汽车T细胞的渗透进入脑脊液(CSF)在大多数患者神经毒性(3- - - - - -5,40]。李等人特别发现,6/21的患者脑脊液神经有更高浓度的T细胞。然而,磁共振成像扫描经常没有显示异常。此外,类似的症状blinatumomab[患者也被观察到41,42]。因此,它是不确定的,如果毒性起源于直接车T细胞攻击中枢神经系统组织或广义cytokine-mediated炎症(43]。到目前为止,所有的神经毒性,但罕见的死亡病例已经可逆和自限性。理解背后的机制将是至关重要的安全车t细胞疗法以及更有效的管理这些不利影响。
2.5。其他毒性
除了上述毒性之外,还有其他一些如下:(1)免疫抑制:免疫抑制预处理之前收件人t细胞注入与更大的抗肿瘤功效[44]。不幸的是,lymphodepleting和是非方案出现贫血的著名的毒性,凝血障碍,粒细胞减少性败血症。这种毒性的死亡率大约是1%,构成了主要的致命收养t细胞疗法的风险国家癌症研究所手术分支的经验(45,46]。(2)免疫原性:大多数的抗原识别区域用于转基因T细胞是来源于鼠标马伯[47),其中外国潜在的免疫原性可能导致严重的过敏反应(48- - - - - -50)(图1(f))。mesothelin-specific汽车T细胞的报道引起严重的心脏功能障碍(51),这是最终的形成归因于anti-mouse抗体引起的过敏反应。因此,勤奋的监视,及时识别,必须坚持立即治疗,控制这种致命的毒性,只要有可能,特别是,如果计划重复剂量,人性化scFvs而不是鼠标马伯应该使用(52]。(3)基因毒性:整合病毒载体用于促进初级T细胞稳定表达可能造成潜在的致癌插入突变的风险,包括中断正常的基因表达的观察治疗SCID-X1不可控制的帐户LMO2基因(53,54)(图1(e))。虽然没有毒性vector-induced不朽,克隆扩张,或浓缩的集成网站报道汽车治疗日期(55),这显然是一个重要的考虑未来汽车T细胞可能对治疗病人的生命周期为准。
3所示。克服策略相关的毒性
根据不同的光谱与管理相关的毒性T细胞,它是逻辑消灭肿瘤之间找到一个良好的平衡和意想不到的毒性。为了达到这个目标,实现了创新策略提供引人注目的机会,包括自杀基因、有针对性的活动,和其他创新的基因治疗策略。
3.1。自杀基因疗法
来管理意想不到的毒性或消除转导后T细胞的根除疾病,coexpressing条件安全开关是一个潜在的有效的工具。自杀基因是基因编码分子,它允许表达细胞的选择性破坏政府的一个无毒的药物前体和消除症状treatment-driven毒性(图2);然而,目前对他们的激活是未知的临床影响。HSV-tk自杀基因被利用在大多数临床设置,使靶细胞容易GCV-mediated消除(56- - - - - -58)(图2(a))。在有限的病毒酶的免疫原性和长时间(数天)达到完整的效果59,60),它可能不是可接受的毒性,造成直接威胁。选择安全交换机是基于特征明显,通道转导T细胞表面抗原表达,如CD20 [61年,62年)和截断表皮生长因子受体(63年,64年),允许有效地消除修改细胞通过补充后(CDC / ADCC) /依赖抗体的细胞毒性的管理相关的单克隆抗体(图2(c))。尽管nonimmunogenicity系统的优势和两用性质的附加转基因(它也可以用来衡量转导T细胞)的持久性,它的效力和动力学作为一个汽车T细胞消除系统没有设置临床毒性测试。
诱导半胱天冬酶9 (iCasp9) / AP1903自杀系统也许是最先进和有效的解决方案,基于半胱天冬酶9的融合和非FK-modified结合蛋白(60,65年]。在接触合成分子AP1903,融合蛋白二聚,导致T细胞(图的快速凋亡2(b))。疗效和安全性iCasp9 / AP1903首先证明了在同种异体造血干细胞移植研究[66年,67年]。移植物抗宿主病发生时,AP1903政府可以消除iCasp9-expressing T细胞在30分钟内结束的AP1903政府注入(2小时),其次是永久废除没有复发的症状(68年]。这种反应也被复制使用汽车T细胞在临床前模型连同coexpressing iCasp9 [69年- - - - - -71年]。然而,这代表了最小优先策略,因为汽车的消耗T细胞也意味着废除它的治疗潜力,和调制的激活开关和多个政府汽车T细胞潜在的策略来克服这个问题。
3.2。有针对性的激活
3.2.1之上。针对两个肿瘤相关抗原
提前考虑到减毒治疗潜在的自杀基因,有一个相当大的兴趣在发展中T细胞的激活可以通过组合antigen-targeting控制激活与信号分离。这些包括双重目标车辆策略中,T细胞表达修改两辆车有不同的肿瘤相关抗原,以确保他们的激活只发生在肿瘤细胞(72年- - - - - -74年]。它是通过“分裂”激活信号和endocostimulatory信号在不同汽车构造(图3(一个))。同样,这也被证明在原则上Tan-CARs [75年,76年),一个车为两个抗原特异性由于表达两个衔接着安排scFvs耦合到同一信号域(图3 (b))。或者,如果正常组织抗原的表达是独家,包含抑制汽车(icar)介导的分子生理检查点(PD-1和CTLA-4)是另一种方法77年,78年]。icar的绑定与抗原结合正常细胞上发现可能导致汽车的抑制t细胞功能,允许一个动态的、自我调节切换到目标恶性组织(表达抗原),而正常组织是幸免79年)(图3 (c))。最近,一个小说dual-receptor和浇口的车叫做合成切口(synNotch)发达温德尔·利马的实验室,由一个工程antigen-recognition域对抗原的利益(例如,CD19或表面GFP),一级核心和一个人工转录因子(80年,81年]。经synNotch受体配体识别,正交转录因子(例如,TetR-VP64或Gal4-VP64)从胞质尾调节一个定制的裂解基因电路,和裂解转录因子启动汽车的表情。只有当抗原存在能工作的活动和中间体,不需要信号提供了一个非常灵活的方式调节定制的瀑布在各种各样的应用程序(82年)(图3 (d))。然而,非人类转录因子的免疫原性还有待调查(83年]。
(一)汽车+ CCR
(b) TanCAR
汽车+ iCAR (c)
(d) synNotch车
(e)和交换机的车
(f)基于抗体的车
3.2.2。Switch-Mediated激活
(1)开关车。覆盖策略包含一个“开关”开关在汽车设计使的精确调节位置,持续时间和强度的治疗活动。吴et al。84年)描述了一种方法,封闭clinician-prescribed小分子细胞功能的输入,使一个主要步骤。作者分布的传统汽车分为两部分表达细胞外antigen-binding域分别从细胞内signal-transducing域。只有在二聚化的存在小分子可以有条件地重新组装(图3 (e))。这种方法有很大的临床应用潜力。同样,Juillerat等人描述一个策略来创建一个“瞬时”汽车T细胞直接与汽车的新建筑在铰链的化学领域的一个小分子。他们终于证实,它可以提供一个基本框架使用替代split-CARs和可能显示更多的控制和安全的方式对工程的发展汽车T细胞(85年]。总之,外生控制行为基于小分子可以实现以下修改后的T细胞,改变传统的T细胞转变为T细胞的治疗行为是精确和有效并受用户控件(86年]。
(2)重组抗体作为开关。快速发展的双特异性抗体在癌症免疫疗法(87年,88年),滴定重组抗体类开关也使精确控制几何和化学计量学复杂的目标细胞和T细胞之间形成。这些开关的例子包括TAA-specific单克隆抗体引起从Fc-specific汽车T细胞抗肿瘤活性89年)和化学或酶改性antibody-hapten轭合物重定向antihapten汽车T细胞(90年,91年]。罗杰斯等人报道肿瘤抗原工厂与肽分子道neo-epitope (PNE)由PNE-specific绑定只可切换的汽车T细胞(92年)(图3 (f)),金等人证明了重定向anti-FITC汽车与heterobifunctional T细胞的小分子开关,folate-FITC,选择性地目标叶酸receptor-overexpressing癌症(93年]。总的来说,这些可切换的汽车可以调整T细胞给药方案提供相应的功效与传统汽车针对CD19的T细胞,细胞因子水平较低和广泛的抗原定位。因此,这可能会提供一个方法减轻CRS,以及战略针对其他类型的癌症,包括实体肿瘤。
3.3。其他策略
除了上面提到的策略,可以调整的内在力量目标T细胞通过控制基因表达时间或调制识别/汽车的亲和力。在T细胞的瞬态表现汽车使用信使rna病毒的方法(例如,电穿孔(12和睡美人换位94年])和activation-induced刺激t细胞抑制蛋白(例如,PD-1 [95年)确保有限的持久性重定向T细胞;相反,亲和力的规定可能会实现通过高亲和性TCR /汽车检测(96年]。一个完整的人的车由人类C4叶酸receptor-alpha (αFR)特殊scFv了亲和力较低αFR蛋白质和不认可的正常细胞表达低水平的αFR,克服转基因问题的免疫原性和“目标肿瘤的“毒性(97年]。然而,亲和力调优可能会降低汽车的门槛T细胞激活,这可能改变汽车的治疗窗T细胞组织只能表达高水平的抗原(98年]。
此外,指导汽车t细胞肿瘤网站交付在解剖学上也可能限制毒性和提高治疗效果,这可能是通过瘤内或当地intralymphatic交货(99年)和/或工程汽车T细胞表达tumor-secreted趋化因子受体(One hundred.,101年]。“第四代”车(或卡车)T细胞诱导释放il - 12的吸引和激活先天免疫细胞靶向肿瘤病变,进而消除癌细胞没有被汽车T细胞(102年,103年]。它提供了一个本地策略来达到治疗浓度从系统性毒性释放残余肿瘤细胞,防止肿瘤复发。最后但并非最不重要,T细胞的类型用于过继转移至关重要,与T细胞显示更少的分化表型可能提供改进治疗体内(104年]。汽车用V表示α24-invariant自然杀伤T -细胞(NKT)可以在这些细胞的天然抗肿瘤特性构建由单一CD1d限制而限制毒性(105年],CD19-transduced T记忆干细胞培养IL-7 IL-15细胞因子更有效地扩大和显示更强的生存和更强大的抗肿瘤效果在临床前模型(106年]。
4所示。视角
在过去的十年里,CAR-modified t细胞治疗发展迅速,耐火血液恶性肿瘤患者和戏剧性的利益已经形成了一个强大的趋势在发展中这种疗法。无与伦比的功效,然而,经常与毒性有关,并不完全预期的临床前研究。更好的医疗管理的相关不良事件已经生效,更创新的基因治疗策略也已经被开发出来,我们可以预期,产生毒性的时代与改进控制汽车t细胞方法具有更好的效果和适用性,不是很远。所面临的挑战将是是否在未来5 - 10年内,汽车t细胞的方法被广泛应用的一线治疗一种广泛的血液恶性肿瘤和其他肿瘤。
的利益冲突
作者宣称没有利益冲突。
作者的贡献
Shangjun太阳和他郝写的初稿评审咨询后大量的评论和文章;杨通用电气设计的三个数据;和阳(Fu和广泛参与修改和确定中包含的内容审查。Shangjun太阳和他郝的贡献同样这项工作。
确认
这项研究得到了中国国家自然科学基金青年基金(81401944和81401944号),中国国家自然科学基金(81171986和81171986号),中国国家重点研发项目(2016 yfc1303501),河南卫生部门(没有的项目。201401004),基本和先进技术研究项目的河南省科学技术厅(号。142300410378,1611003101000,162102410060),和重点科研项目的高校河南省教育部(没有。15 a320014)。