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自身免疫性疾病是一类由免疫系统错误地攻击正常健康组织和细胞导致的疾病。目前常用药物包括糖皮质激素和免疫抑制剂,但长期使用可能引发不良反应。嵌合抗原受体 T(chimeric antigen receptor T,CAR-T)细胞疗法因其在血液肿瘤领域的成功闻名。该疗法是在体外使患者 T 细胞携带嵌合抗原受体,使其通过不依赖主要组织相容性复合体(major histocompatibility complex,MHC)的方式特异性识别抗原,再输回患者体内从而靶向摧毁靶细胞以治疗疾病。
嵌合抗原受体(CAR)是模块化合成受体,主要由 4 个主要组成部分组成:细胞外靶抗原结合区、铰链区、跨膜区、一个或多个胞内信号转导结构。第一代 CAR 由靶向细胞膜抗原的单链片段(scFv)和用于活化效应细胞的 CD3ζ 信号抗原识别域组成。第二代 CAR - T 在第一代的基础上增加了一个衍生自 CD28 或 4 - 1BB 的共刺激域,目前注册的大多数临床试验都基于第二代 CAR。
第三代 CAR - T 进一步改善了信号转导功能,结合了两个或更多不同的共刺激域,使载体细胞具有更强的体内扩增能力和更长的持久性。第四代 CAR 引入了细胞因子和共刺激配体等。基于 CAR 工程技术,衍生了嵌合自身抗体受体 T 细胞(chimeric autoantibody receptor T cell,CAAR - T)、嵌合抗原受体调节 T 细胞(chimeric antigen receptor regulatory T cell,CAR - Treg)、嵌合抗原受体自然杀伤细胞(chimeric autoantibody receptor NK cell,CAR - NK)等一系列以 CAR 技术为核心的新型免疫细胞疗法。AIDs 的主要发病基础是自身反应性 B 细胞,这提示了基于 CAR 的细胞疗法治疗自身免疫性疾病的潜力。
1 自身免疫性疾病的发病机制与基于 CAR 的细胞疗法基础
自身免疫性疾病发病机制的共同特点为免疫耐受紊乱。B 细胞和 T 细胞的发育都涉及基因重排和分子变化,以产生对宿主防御至关重要的受体分子。抗原特异性 CD4 T 辅助细胞可以刺激 B 细胞产生自身抗体,而细胞毒性 CD8+ T 细胞可以损伤或杀死细胞,此外 T 细胞也可能通过产生因子(如循环渗透性因子)驱动疾病发生。B 细胞在发育过程中,受外来抗原攻击,可变区基因发生体细胞突变,产生对外来抗原亲和力增加的变体以促进宿主防御,但此过程中可能产生自身反应性 B 细胞,从而成为致病特异性的潜在来源 。异常 B 细胞会产生自身抗体,通过抗体依赖的细胞介导的细胞毒作用、补体依赖的细胞毒作用来损伤组织。B 细胞可以内化和加工抗原,然后呈递给 T 细胞,促进致病性 T 细胞活化 。此外,B 细胞还能通过产生细胞因子来调节免疫反应。
B 细胞是自身免疫性疾病的重要治疗靶点,因此提出了针对 B 细胞的清除疗法。目前,针对 B 细胞表面抗原 CD20 的抗体是最广泛应用的单克隆抗体。第一代抗 CD20 药物利妥昔单抗在治疗天疱疮、类风湿关节炎等多种自身免疫疾病中表现出良好的疗效。随后,第二代药物奥瑞珠单抗和第三代药物奥妥珠单抗也相继问世。此外,靶向 CD19 的伊奈利珠单抗、靶向 B 细胞活化因子(BAFF)的贝利尤单抗,以及同时靶向 BAFF 和增殖诱导配体(APRIL)的泰它西普在治疗某些自身免疫性疾病中也展示了积极的疗效和良好的安全性。
虽然单克隆抗体被广泛运用于自身免疫性疾病的治疗,但仍然存在许多问题,例如,药物半衰期短,需要多次给药才能达到预期治疗效果;患者用药后出现严重副作用如免疫性血小板减少症;仍有相当多的患者接受治疗后无明显缓解,或者停药后复发,需反复用药。虽然 CD20 和 CD19 在许多 B 细胞分化阶段均表达,但前者在浆母细胞和浆细胞中不表达,后者在长寿命浆细胞上不表达,所以单克隆抗体不能完全清除体内 B 细胞。接受利妥昔单抗治疗患者的活检研究显示,尽管在外周循环中取得了良好的 B 细胞清除效果,但患者的淋巴结、扁桃体、骨髓和滑膜中仍存在大量 B 细胞 ,所以组织 B 细胞可以逃避抗体介导的靶向清除,单克隆抗体消耗 B 细胞的效果有限。与单克隆抗体相比,基于 CAR 的细胞疗法将抗原识别与效应功能合并在一个 “药物” 中,不依赖于额外的效应细胞或补体来实现 B 细胞的清除,并且 T 细胞能够主动迁移到全身的任何器官 。因此,CAR-T 细胞有可能实现深度 B 细胞清除,成为自身免疫性疾病的潜在治愈途径。
2 基于 CAR 的细胞疗法在自身免疫性疾病中的应用
2.1 CAR-T 疗法
系统性红斑狼疮(systemic lupus erythematosus,SLE)患者血清中存在抗核抗体与细胞质抗体,与自身抗原结合形成免疫复合物,沉积在不同组织并引起多系统损伤。2021 年 Mougiakakos 等 报道了首例应用自体 CD19CAR-T 细胞治疗重度难治性 SLE 的案例。2022 年该团队又报道了 5 名难治性 SLE 患者经过 CD19CAR-T 细胞持续治疗后症状改善,实现无药缓解 。2023 年有研究报道 15 名自身免疫性疾病患者(其中包括 8 名系统性红斑狼疮、4 名系统性硬化症和 3 名特发性炎症性肌病患者)接受 CD19CAR-T 细胞疗法后获得了长期病情控制,而且最早接受治疗的患者已经保持了两年多的无病状态 。国内中山市人民医院、武汉协和医院和北京大学深圳医院 均有采用 CAR-T 细胞疗法治疗 SLE 患者的报道。中国国家药品监督管理局(CDE)也许可了瑞基奥仑赛注射液(relmacel)用于治疗中重度难治性 SLE 的新药临床试验申请。
抗合成酶抗体综合征(anti-synthetase syndrome,ASS)是特发性炎性肌病的亚型,患有该病的患者血清中抗氨酰 tRNA(ARS)抗体阳性。2023 年 2 月,Müller 等 报道了一例应用靶向 CD19 的 CAR-T 细胞治疗成功的 ASS 患者,该患者之前对传统的免疫抑制疗法没有反应,而在接受 CAR-T 疗法 6 个月后完全康复,不需进一步的免疫抑制治疗且无复发。随后一位患有 ASS 伴有进行性肌炎和间质性肺疾病的患者接受了 CD19CAR-T 细胞输注,其临床表现、评分、实验室检查结果均有改善 。近日,Taubmann 等 报道了一位患有严重难治性 ASS 的女性在经历多种免疫抑制药物治疗失败后,接受 CD19CAR-T 细胞疗法,症状明显改善,且最近一次随访时仍处于无药物缓解期。
系统性硬化症(systemic sclerosis,SSc)是一种以局限性或弥漫性皮肤增厚和纤维化为特征的全身性自身免疫病。2023 年 8 月,Bergmann 等 首次报道了使用 CD19CAR-T 细胞治疗一例难治性重度 SSc 患者的案例。此后,Merkt 等 报道了一例 SSc 伴快速进展性非特异性间质性肺炎的患者,其接受第三代自体 CD19CAR-T 细胞治疗后实现了自身免疫性进展型肺纤维化前所未有的肺部改善。
重症肌无力(myasthenia gravis,MG)主要是由乙酰胆碱受体抗体介导的获得性神经肌肉接头传递障碍的自身免疫性疾病。Descartes-08 由 Cartesian Therapeutics 公司开发,该技术利用 mRNA 表达靶向 BCMA 的 CAR,可短暂而非永久地表达 CAR 分子,从而降低了传统 CAR-T 疗法的固有风险。最近发布了 Descartes-08 疗法的 Ⅱ 期临床试验结果,有 3 名患者在治疗后实现了症状根除 。另外,Haghikia 等 报道了一名患有抗 AChR 阳性全身型重症肌无力的患者接受 CD19CAR-T 细胞疗法后成功治疗 MG。
视神经脊髓炎谱系疾病(neuromyelitis optica spectrum disorders,NMOSD)的大多数患者 AQP4IgG 表达阳性。华中科技大学王伟团队报道了开展 CAR-BCMA T 细胞(CT103A)治疗 AQP4-IgG 血清阳性 NMOSD 患者的临床研究,其中 11 例患者获得无药物缓解,残疾和生活质量均改善 。
多发性硬化(multiple sclerosis,MS)是以中枢神经系统炎性脱髓鞘病变为特征的自身免疫性疾病。Fischbach 等 首次使用全人源化 CD19 CAR-T 细胞疗法(KYV-101)治疗两名 MS 患者,观察到 CAR-T 细胞在脑脊液中富集和鞘内抗体产生减少,且没有早期神经毒性的表现。
2.2 CAAR-T 疗法
CAAR-T 与 CAR-T 相似,主要差异在胞外结构域,使用可被 BCR 识别的重组自身抗原替换 CAR 中的单链抗体(scFv)来结合自身抗体,仅选择性杀伤携带特定自身抗体的免疫细胞,不会导致免疫抑制。
寻常型天疱疮(pemphigus vulgaris,PV)是一类由桥粒核心糖蛋白 3(Desmoglein 3,DSG3)自身抗体引起的自身免疫性疾病。美国一研究团队提出了一种名为 CAAR-T 的细胞疗法。该团队设计的 DSG3-CAAR-T 细胞能够有效消除在 PV 小鼠模型中 90% 表达抗 DSG3IgG 的 B 细胞,显著改善了小鼠的皮损严重程度,并且未出现不良反应 。基于上述研究结果,DSG3-CAAR-T 细胞治疗黏膜型天疱疮的 Ⅰ 期临床试验已获得批准。
抗 N - 甲基 - D - 天冬氨酸受体脑炎(NMDA receptor encephalitis)是一种自身免疫性副肿瘤相关的边缘叶脑炎,可导致精神病、癫痫发作和自主神经功能障碍,以血清或脑脊液中抗 NMDAR 的 GluN1 亚基的 IgG 抗体为特点。Reincke 等 开发的 NMDAR-CAAR-T 细胞使被动转移小鼠模型的血清和脑中 NMDAR 自身抗体水平持续降低,消除了自身反应性 B 细胞,且无脱靶毒性或不良事件。该临床前工作也为 CAAR-T 细胞在 NMDAR 脑炎和其他 AIDs 中的 Ⅰ/Ⅱ 期试验提供了支持。
肌肉特异性酪氨酸激酶重症肌无力(MuSK MG)是一种由抗 MuSK 自身抗体破坏神经肌肉接头信号传导导致的自身免疫性疾病。Oh 等 设计的 MuSK-CAAR-T 细胞在实验性重症肌无力(EAMG)小鼠模型中减少了抗 MuSK IgG 却没有降低 B 细胞或总 IgG 水平,实现了 MuSK 特异性 B 细胞耗竭,且未检测到 MuSK-CAAR-T 的脱靶细胞毒性和对肌肉的脱靶效应。
原发性免疫性血小板减少症(ITP)是以血小板减少为特征的自身免疫性疾病。糖蛋白(GP)Ibα 是血小板膜表面表达的重要抗原,也是 ITP 患者中的一种重要自身抗原,与标准免疫抑制治疗反应不足有关。Zhou 等 将不同长度的位点突变的 GPIbα 胞外域整合到第二代 CAR 结构中,构建出 GPIbα CAAR-T 细胞,证明其在体内可以持续存在并精确清除 GPIb 特异性 B 细胞,同时保留健康的 B 细胞,且无明显器官毒性。
多发性硬化患者血清和脑脊液中可检测到反映中枢神经系统损害和急性脱髓鞘的生化指标 —— 髓鞘碱性蛋白(myelin basic protein,MBP)。Sahlolbei 等 设计的 MBP-CAAR-T 细胞对实验性自身免疫性脑脊髓炎(EAE)小鼠分离的 B 细胞表现出明显高于对照组的细胞毒活性,证明了 CAAR-T 细胞对抗 MS 的潜力。
2.3 CAR-Treg 疗法
Treg 细胞是高表达 CD25 和转录因子叉头状蛋白 P3(FOXP3),低表达 CD127 的 CD4 T 细胞亚群,具有调节自身耐受性和抑制免疫反应的作用。相较于多克隆 Treg 疗法,抗原特异性 CAR-Treg 细胞主要阻止抗原呈递过程,降低了全身性免疫抑制的风险,而且能够提供不依赖 HLA 的抗原靶向,具有更好的稳定性和组织归巢能力 。CAR-Treg 还能介导旁观者抑制和感染耐受,产生高度有效和持久的免疫调节作用。
炎症性肠病(inflammatory bowel disease,IBD)是一组以慢性肠道炎症为特征的疾病。Elinav 等 发现针对 2,4,6 - 三硝基苯酚(TNP)的半抗原特异性 Treg 细胞对小鼠模型中 2,4,6 - 三硝基苯磺酸(TNBS)诱导的结肠炎有显著治疗效果。Blat 等 设计的癌胚抗原(CEA)特异性 CAR-Treg 改善了结肠炎,并抑制结肠炎向结直肠癌进展。此外,Boardman 等 设计了特异性针对大肠埃希菌 H18 的鞭毛蛋白(FliC)的 CAR-Treg,发现其能促进 T 细胞向炎症肠道运输、介导抗原特异性免疫抑制,并促进结肠上皮细胞单层的建立。
多发性硬化患者中 Treg 的免疫抑制功能障碍 ,故 MS 患者可能受益于 Treg 细胞疗法。Fransson 等 设计了靶向髓鞘少突胶质细胞糖蛋白(MOG)的嵌合抗原受体 CAR-Treg 治疗 EAE 小鼠,发现小鼠症状减轻,且脑组织中 IL-12 和 IFN-γ mRNAs 降低。Moorman 等 开发的特异性靶向 1 型树突状细胞的 X-C 趋化因子受体 1 的 CAR-Treg 可以抑制效应 T 细胞,抑制 Th1 驱动的 EAE。
1 型糖尿病(type 1diabetes,T1DM)是一种由于自身免疫介导胰岛 β 细胞破坏,导致胰岛素缺乏而产生的自身免疫性疾病。Tenspolde 等 使用 CAR 技术将 T 细胞特异性靶向胰岛素,并通过 Foxp3 转导将 T 效应细胞转化为 Treg 细胞,该 CAR-cTregs 在表型和功能上与天然 Tregs 相似,具有稳定性、抑制性和长寿性,但在异种移植模型中未能预防糖尿病。T1DM 患者血液中存在很多自身抗体,包括谷氨酸脱羧酶抗体(GADA)。Imam 等 设计的 GAD65 特异性 CAR-M/N Tregs 在输注后 24h 进入胰岛,且均能降低血糖。2022 年美国内分泌学会年会上有研究人员报道使用胰腺 β 细胞靶向特异性 CAR-Treg 疗法成功治疗小鼠 1 型糖尿病。
白癜风(vitiligo)是一种以黑色素细胞破坏为特征的自身免疫性皮肤病。有研究表明白癜风患者皮肤中存在 Treg 细胞缺乏和功能障碍。神经节苷脂 D3(GD3)在包括黑色素细胞在内的病变周围表皮细胞中过表达,故 Mukhatayev 等 设计了靶向 GD3 的 CAR-Tregs,发现其在体内模型中可以增加 IL-10 分泌,更好地控制黑色素细胞的细胞毒性。
2.4 CAR-NK 疗法和嵌合自身抗体受体自然杀伤细胞(CAAR-NK)疗法
NK 细胞作为来源于骨髓的先天免疫细胞,具有识别并直接攻击肿瘤细胞和感染病毒细胞的能力,并参与多种免疫应答调节。相较于 T 细胞,NK 细胞作为 CAR 改造的效应细胞具有独特优势:NK 细胞是非 HLA 限制性的,异体 NK 细胞一般不会引起免疫排斥反应,扩宽了免疫细胞的来源;NK 细胞不分泌引起 CRS 的炎症因子(IL-1 和 IL-6);NK 细胞在体内存活周期短,不需要自杀载体来防止毒副作用。
一项探索 CD19CAR-NK 注射液治疗复发 / 难治性 SLE 的安全性和有效性的临床试验研究(NCT06010472)最近发表了最新研究结果,在目前已完成治疗的近 20 例患者中,除 1 例患者接受高剂量 CAR-NK 治疗后出现 1 级 CRS 外,其余患者均未观察到 CAR-NK 治疗引起的毒副作用。在超过 3 个月的随访期间,SLEDAI-2K 评分均下降超过 6 分,第 1 例患者治疗后 3 个月实现带药缓解。CAR-NK 治疗在 SLE 患者中展现出显著的治疗效果、优异的安全性及可预期的持久性。
膜性肾病(membranous nephropathy,MN)是一种由抗体介导的肾脏疾病,常导致肾病综合征。磷脂酶 A2 受体 1(PLA2R1)和 1 型血小板反应蛋白结构域 7A(THSD7A)是首批在成年 MN 患者中发现的肾脏自身抗原。Seifert 等 设计了表达 PLA2R1 和 THSD7A 免疫优势区的 CAAR-NK-92 细胞和人类初级 CAAR-T 细胞,发现其在体外实验中能够特异地并有效地消除抗 PLA2R1 和抗 THSD7A 抗体分泌细胞,但仍需进一步的体内研究以评估其疗效和安全性。
3展望:
目前自身免疫性疾病的治疗药物主要有非甾体抗炎药、糖皮质激素、化学合成类免疫抑制剂和生物制剂,然而相当多的患者对常规治疗方法没有反应。一些常见免疫抑制剂通过抑制肿瘤坏死因子(TNF)发挥作用,但持续使用这种治疗方法可能造成不良反应,如感染风险增加,甚至引发自身免疫性疾病的重新发展。抗 TNF 治疗的有害影响可能是由 TNF 生物功能的全局抑制引起的 。因此,需要更有特异性的安全疗法。基于 CAR 的细胞免疫疗法可以根据不同自身免疫性疾病的特异性抗原或抗体设计特异性的 CAR,也已显示出其巨大治疗潜力,但也面临着挑战和限制,比如某些疾病条件下很难寻找特异性抗原来构建特异性 CAR ;该疗法高成本、耗时、在商业生产中难以达到目标剂量 ;可能引起副作用如 CRS、神经毒性;自身反应性 T 细胞在生产 CAR-T 过程中也可能扩增,回输后可能加重 AIDs 。目前科学家们也在不断尝试改进,比如用溶瘤腺病毒和趋化因子来增加 CAR-T 细胞浸润 、构建有内置安全开关的 CAR-T 细胞来防止严重副作用 、使用转基因 T 细胞表达具有诱导型半胱天冬酶 9 自杀基因的第 4 代 CAR(4SCAR)以提高安全性、短暂阻断 CAR 信号来逆转 CAR-T 细胞耗竭并增加记忆型 CAR-T 、构建通用型 CAR-T 来降低成本并提高治疗的便利性和可及性、采用 LNP 技术递送 CAR mRNA 和靶向 PD-1 的 siRNA 至原代人 T 细胞以实现强效的 CAR 表达和 PD-1 表达的敲低 。通过这些不断的技术进步和优化,CAR 细胞疗法有望在未来成为治疗各种自身免疫疾病的强有力武器。
基于 CAR 的细胞疗法的出现意味着自身免疫性疾病的治疗进入了一个新阶段,但该疗法要应用于临床还需要在安全性、稳定性、有效性上进一步研究,以便为众多患者带来治愈的希望。
戴尔放;付 妤,华中科技大学同济医学院附属协和医院,202406