CAR-T：肿瘤治疗中的挑战和前景
2017年8月30日，FDA批准诺华（Novartis）的CAR-T疗法Kymriah（CTL-019）上市，用于治疗复发性或难治性儿童、青少年B细胞急性淋巴性白血病。CAR-T这个名词开始被普通人熟知。
2017年10月18日，FDA批准凯特（Kite）的CAR-T疗法Yescarta（KTE-C10），用于治疗复发性或难治性的特定类型成人大B细胞淋巴瘤。Yescarta是FDA批准的第2款CAR-T疗法，是第一款针对非霍奇金淋巴瘤的CAR-T疗法。
2017年可以说是CAR-T的元年了，这一年诞生了人类历史上首款CAR-T疗法，也诞生了首款被FDA批准的基因疗法，这一系列的大事件也宣告了一个波澜壮阔的细胞治疗时代的到来。
一、CAR-T是什么
CAR-T，全称是Chimeric Antigen Receptor T-Cell Immunotherapy，指的是嵌合抗原受体T细胞免疫疗法。是将识别肿瘤相关抗原的单链抗体（scFV）和T细胞的活化基序结合为一体。也就是将抗体对肿瘤抗原的高亲和性和T淋巴细胞的杀伤机制相结合。通过基因转导方法转染T淋巴细胞，赋予T细胞肿瘤靶向性、更强的杀伤活性和持久的杀伤力。从而使其能特异性地识别和高效杀伤肿瘤细胞。
简单一点说，CAR-T就是把病人的免疫T细胞在体外通过生物技术改造，令其识别肿瘤细胞表面的抗原，然后把这些细胞输回病人体内，达到识别、杀死癌细胞的治疗效果。（图1）
图1--CAR-T治疗的流程
二、CAR-T的优势在哪里
CAR-T克服了以往的肿瘤特异性TCR靶向肿瘤的MHC限制性（图2），解决了肿瘤细胞下调MHC表达导致免疫逃逸的问题。而且，蛋白类抗原和糖脂类抗原都可以作用靶抗原，扩展了肿瘤分子靶点范围。
注：MHC限制性是指：T细胞受体（TCR）在识别抗原提呈细胞（APC）或者靶细胞上的MHC分子所提呈的抗原肽时，不仅识别抗原肽，还要识别与抗原肽结合的MHC分子类型。
图2--MHC限制性
CAR-T在急性白血病和非霍奇金淋巴瘤的治疗上有着显著的疗效，在实体瘤中的应用也在探索之中，因此被公认为是最有前景的肿瘤治疗方式之一。
三、CAR-T的发展历程
第一代CAR介导的T细胞激活是通过CD3z链或FceRIg上的酪氨酸激活基序完成的。CD3z链能够提供T细胞激活、裂解靶细胞、调节IL-2分泌以及体内发挥抗肿瘤活性所需的信号。但第一代CAR改造T细胞的抗肿瘤活性在体内受到了限制，T细胞增殖减少最终导致T细胞的凋亡。
第二代CAR在胞内增加了一个新的共刺激信号，这使得原有的使源自TCR/CD3复合体的“信号1”扩大，搭载了“信号2”的第二代CAR与第一代CAR相比，抗原特异性不变，T细胞增殖、细胞因子分泌增加，抗细胞凋亡蛋白分泌增加，细胞死亡延迟。
目前正在研究的第三代CAR，不仅包括“信号1”、“信号2”，还包括了额外的共刺激信号。不同研究者们用不同的靶点和共刺激信号开展的研究所得到的第二代CAR和第三代CAR的比较结果存在一定的差异性。有研究认为第三代CAR的重组T细胞在抗肿瘤活性、存活周期及细胞因子释放方面均显著提高。
四、CAR-T发展中的先驱
图3--史蒂文﹒A﹒罗森伯格（Steven.A. Rosenberg），最早进行细胞免疫治疗的专家
图4--齐利格﹒伊萨哈（Zelig Eshhar），CAR-T之父，第一代CAR-T开发的核心人物
图5--卡尔﹒朱恩(Carl June)，CAR-T领域最炙手可热的人物，成功治愈Emily Whitehead
五、CAR-T的成功案例
使用CAR-T细胞治疗治愈白血病的案例已有不少，国内也有几个成功治愈的案例。诺华和凯特的CAR-T疗法先后通过FDA批准上市。国内的CAR-T研究也是如火如荼，但目前国内的CAR-T研究都在临床I期，距离成功上市还有很远的路要走。
世界上第一位接受CAR-T治疗的是Emily Whitehead（图6），她出生于2005年，于2010年罹患B细胞急性淋巴性白血病，在接受了16个月化疗后复发，于2012年4月开始接受CAR-T治疗后康复，成为CAR-T治疗最佳代言。Emily甚至有自己的的个人网站：http://emilywhitehead.com/，记录治疗前后的情况以及CAR-T的进展等等。
（图6）Emily治疗中及康复后
六、CAR-T待解决的问题和可能的解决方向
CAR-T疗法对血液肿瘤的治疗效果远高于传统药物和方法，但是CAR-T疗法也面临一些不容忽视的问题，这些问题不解决的话必然极大的束缚CAR-T的发展。
1、CAR-T杀伤肿瘤细胞时释放大量细胞因子，强烈激活体内免疫系统，也就是所谓的细胞因子突释综合征（CRS），CRS是CAR-T最常见的严重不良反应，目前是通过输入IL-6R等单抗药物阻断免疫系统激活来应对。
可能的解决方向：① 设计更安全的CARs并严格限制每次输注的细胞数量来降低发生风险。② 糖皮质激素及细胞因子拮抗剂具有减少细胞因子风暴相关死亡的作用。③ 高Ｃ反应蛋白（CRP）与严重的细胞因子风暴相关，可能作为预测标记物。④ 采用“自杀基因系统”特异性诱导CAR-T细胞凋亡，有助于降低细胞的毒性反应。⑤ 构建默认关闭，只有在调控药物作用下才会开启的“On Switch”CAR-T细胞，用以控制CAR-T作用的时间和剂量，提高治疗的安全性。
2、CAR-T可能导致神经毒性，发生率比较低，目前是通过激素治疗来应对。
可能的解决方向：CAR-T导致神经毒性的机制目前尚不清楚，仍需要进一步研究。
3、CAR-T可能导致脑水肿，发生率非常低，但是一旦发生，后果非常严重，而且目前尚无有效的应对措施。JUNO和Kite制药的CAR-T临床研究中均发生了患者因脑水肿导致死亡的情况。
可能的解决方向：脑水肿可能是由CAR-T治疗中的其他副作用进一步导致的，具体机制仍要进一步研究。
4、CAR-T的脱靶情况也是比较常见的副作用，Cellectis公司的CAR-T疗法CD123据推测就是因为脱靶导致患者死亡。
可能的解决方向：① 寻找仅在肿瘤细胞表达的特异性抗原。② 设计多个抗原复合的CAR结构来识别抗原组合，从而降低误伤。③ 选择间质细胞细胞作为攻击对象，间接作用肿瘤细胞，应对肿瘤细胞基因不稳定导致靶抗原丢失从而逃逸CAR识别的情况。④ 降低CAR-T细胞亲和力，从而提高杀伤特异性，减少“脱靶效应”，提高治疗的安全性。
5、面对实体肿瘤，CAR-T目前仍无突破性进展。
可能的解决方向：实体瘤常常同时表达多个肿瘤抗原，通过设计多个抗原复合的CAR结构，识别抗原组合，提高杀伤的特异性。
6、售价过高，诺华上市的CAR-T疗法售价高达47.5万美元，对于绝大多数患者来说，仍是可望而不可即。
可能的解决方向：① 加强对CAR-T研究的鼓励和支持，随着技术的成熟和疗法的增多，价格也会随之下降。② 将CAR-T疗法纳入医保报销范围。
七、CAR-T的发展前景
CAR-T在治疗血液肿瘤中的成功，为人类的抗癌战争带来了胜利的曙光。从现在的进展来看，解决目前CAR-T面临的问题也只是时间上的问题。作为目前发展最迅速、最前沿的生物疗法，全球的科研机构都对CAR-T倾注了巨大的研究热情。全球注册的CAR-T临床研究项目一共有376个，其中美国最多，拥有140个在研项目，中国排名第二，拥有127个在研项目（截至到2017年7月）。尽管国内大多数研究尚处于临床I期或者更早，但也有进入IV期临床的，预计3-5年，国内可能会有CAR-T上市。
CAR-T治疗的终极目标是廉价而又无毒副作用的治愈肿瘤，人类抗癌战争的终极目标是消灭所有的癌症，CAR-T正在全人类共同的努力下朝着终极目标前进，或许终极目标的实现就在可见的未来。