打破CART療法副作用魔咒中國科學家首次解密CRS發生機制

　　嵌合抗原受體T細胞（CAR-T）療法通過對腫瘤殺傷性T細胞進行基因工程化改造，使其能夠特異性靶向結合腫瘤細胞表面抗原，提升腫瘤細胞清除效果。CAR-T療法的發展日新月異，在抗B細胞惡性腫瘤的臨床應用方面取得了成功。盡管如此，細胞因子釋放綜合征（CRS）作為CAR-T療法的一個常見急性副作用，大大削弱了其為患者帶來的益處。

　　CRS的發生率因CAR-T治療所針對的癌癥類型而異，一般來說，患者的癌癥范圍越廣，接受的CAR-T細胞就會越多，CRS就越有可能發生。據報告，總體上有37%–93%的淋巴瘤患者和77%–93%的白血病患者出現了CRS。

　　CRS是由急性炎癥反應觸發的，其特征是與血清細胞因子升高相關的發熱、低血壓和呼吸功能不全。盡管巨噬細胞被報道參與了CAR-T細胞治療的人源化小鼠模型CRS的發病機制，但觸發CRS的機制尚不清楚。

　　近期，由中國醫學科學院的黃波博士帶領的研究團隊，首次解鎖CAR-T細胞引發“細胞因子風暴”全過程，揭示了CAR-T療法中CRS的發生機制，提出預防CRS的潛在方案。相關研究成果于1月17日發表在 Science Immunology 上 。

圖片來源：Science Immunology 

　　首先，為了弄清細胞因子釋放綜合征是如何產生的，研究人員觀察了從B細胞急性淋巴細胞白血病（B-ALL）患者中分離的CD19+原發性白血病細胞與靶向CD19的CAR-T細胞共培養時的反應。他們發現CAR-T細胞引發了CD19+白血病細胞焦亡。“細胞會腫脹，你可能會在它們死亡時，看到氣泡從中爆裂。”黃波博士說道。

　　知識卡：細胞焦亡，又稱細胞炎性壞死，是一種程序性細胞死亡，表現為細胞不斷脹大直至細胞膜破裂，導致細胞內容物的釋放進而激活強烈的炎癥反應。相比于細胞凋亡，細胞焦亡發生的更快，并會伴隨著大量促炎癥因子的釋放。

　　進一步研究揭示，CAR-T細胞能釋放一種叫做穿孔素的蛋白質，在腫瘤細胞膜上打孔，讓另一種因子——顆粒酶B進入靶標腫瘤細胞，進而激活caspase 3-gasdermin E（GSDME）通路，引起細胞焦亡。而細胞焦亡相關因子能促進巨噬細胞gasdermin D（GSDMD）裂解，導致細胞因子的釋放和隨后的CRS。

　　接下來，研究人員通過小鼠模型證明了GSDME介導的細胞焦亡在體內觸發了由CAR-T細胞治療引起的CRS。同時，在這些小鼠中，他們發現敲除GSDME、破壞巨噬細胞或阻斷激活GSDMD的酶均可預防CRS。

　　不過，CAR-T細胞可以利用穿孔素和顆粒酶B誘導腫瘤細胞焦亡，天然腫瘤特異性T細胞也可以利用相同的穿孔素和顆粒酶B機制攻擊靶細胞，但后者導致的是腫瘤細胞凋亡而不是焦亡，這是為什么呢？

　　研究人員進一步探索，得出的答案是：1）CAR-T細胞比天然腫瘤特異性T細胞釋放的穿孔素/顆粒酶B的數量更多、親和力更高。2）天然腫瘤特異性T細胞只誘導少量GSDME裂解，且不激活GSDMD。

　　最后，為了進一步驗證這些結果，研究人員分析了在CD19-CAR-T細胞治療前從11名患者中分離出的原發性B-ALL癌細胞中的GSDME水平。他們發現，盡管來自患者的白血病細胞普遍表達GSDME（下圖N），但GSDME水平與CRS嚴重性正相關（下圖O）。

（N）從B-ALL患者（n=11）中分離的原發性白血病B細胞的GSDME Western blot分析。（O）GSDME表達與CRS等級的相關性（n=11）。圖片來源：Science Immunology 

　　此外，研究還發現CRS患者的三磷酸腺苷（ATP）遠高于健康志愿者，血液乳酸脫氫酶（LDH）水平與CRS的嚴重程度呈正相關。

　　這些結果一致證明，由CAR-T細胞治療引起的白血病細胞焦亡在患者中觸發了CRS。

　　總結來說，該研究揭示了CAR-T療法中CRS的發生機制，以及CAR-T細胞與天然腫瘤特異性T細胞引起的細胞死亡類型差異的原因，并且發現對CRS發生的多個環節進行干預均能阻斷炎癥風暴的發生，這為接下來的CAR-T療法優化提出了潛在方案。