梁鴻宇,鄒楊清(綜述),許貞書(審校)
多發(fā)性骨髓瘤(multiple myeloma, MM)是一種以骨髓漿細胞惡性增生為主的異質(zhì)性疾病,約占血液腫瘤的10%,目前已經(jīng)成為全世界第二大血液惡性腫瘤。MM好發(fā)于老年人,診斷中位年齡為70歲。以蛋白酶體抑制劑和或血管免疫調(diào)節(jié)劑為基礎(chǔ)的化療是治療MM的主要手段,自體/異體造血干細胞移植的發(fā)展也使得MM的預后得到很大的改善,其中位生存期達到7~10 a[1]。除此之外,抗CD38及CS1等單克隆抗體在MM的治療中也取得進展,然而MM仍然不可治愈,大部分患者最終發(fā)展為難治MM或復發(fā)。近年來,運用嵌合抗原受體T細胞免疫療法(chimeric antigen receptor T cells,CAR-T)技術(shù)免疫治療MM取得快速發(fā)展。采用患者的T細胞在體外基因修飾并大量擴增后,回輸患者體內(nèi),經(jīng)過與腫瘤細胞表面的特異性抗原相結(jié)合,T細胞被激活,通過分泌穿孔素/顆粒酶等途徑直接殺傷腫瘤細胞。但是,臨床研究發(fā)現(xiàn),許多MM患者對免疫治療的反應和持續(xù)時間有限,主要原因是微環(huán)境中存在的腫瘤免疫逃逸機制,導致T細胞無法發(fā)揮抗腫瘤效應[2]。顯然,腫瘤細胞的免疫逃逸功能成為CAR-T免疫治療的主要障礙。因此,阻止腫瘤細胞免疫逃逸,恢復T細胞抗腫瘤效應成為優(yōu)化免疫治療的關(guān)鍵。本綜述探討引起T細胞功能障礙的機制,并介紹目前針對T細胞功能障礙的治療方法。
在正常人體中,T細胞表面的受體TCR與抗原提呈細胞(antigen-presenting cells,APC)表面的MHC-抗原肽復合物結(jié)合,在共刺激分子CD3、CD28等的作用下,T細胞被激活,從而產(chǎn)生一系列免疫應答。當腫瘤發(fā)生時,T細胞免疫功能出現(xiàn)缺陷,自然殺傷細胞功能和樹突狀細胞等抗原提呈細胞的能力減弱,腫瘤細胞可以逃避T細胞的免疫監(jiān)視,促進腫瘤的耐受和進展[3]。此外,腫瘤微環(huán)境的細胞因子和黏附分子等也發(fā)生變化,加速腫瘤免疫逃逸的發(fā)生。
1.1免疫抑制細胞導致的T細胞功能障礙 骨髓微環(huán)境中各種細胞的變化都有可能導致T細胞的功能障礙。研究發(fā)現(xiàn),MM微環(huán)境中的巨噬細胞與T細胞共培養(yǎng)之后,T細胞的增殖明顯減弱,干擾素(interferon,IFN)-γ的分泌明顯減少,說明巨噬細胞顯著抑制了T細胞的增殖功能[4]。Brimnes等[5]研究表明,來源于MM患者的髓樣樹突狀細胞(myeloid dendritic cells,mDC)刺激T細胞增殖的能力減弱,分泌IFN-γ、IFN-α、白細胞介素(interleukin,IL)-2、IL-4、IL-6及IL-10等因子的能力也減弱。研究還發(fā)現(xiàn),向MM患者體內(nèi)注射成熟的DC可引起FOXP3+Treg細胞擴增,增強Treg細胞表面FOXP3的表達,促使CD25-T細胞向Treg細胞轉(zhuǎn)化,這些Treg細胞同樣具有免疫抑制作用。另外,骨髓中的mDC也能直接和存活的腫瘤細胞相互作用,使得它們逃逸CD8+T細胞的殺傷作用[6]。MM骨髓中的骨髓來源的抑制細胞(myeloid-derived suppressor cells, MDSCs)能夠抑制T細胞的功能,尤其是CD8+T細胞、NK/T細胞,主要是通過產(chǎn)生ARG1、iNOS、ROS、免疫抑制因子(如IL-10,IL-6)參與免疫微環(huán)境的形成[7]。國內(nèi)An等[8]學者發(fā)現(xiàn),在MM患者中,破骨細胞表面的檢查點分子PD-L1,HVEM,CD200,IDO,CD38,APRIL和Galectin-9的表達升高,破骨細胞通過PD-L1和IDO等因子使細胞毒性T細胞的殺傷能力減弱。破骨細胞高表達CD38,與其配體結(jié)合后分泌抑制分子增加,從而產(chǎn)生免疫抑制劑作用。
1.2細胞因子參與MM骨髓微環(huán)境的免疫抑制 MM的微環(huán)境可以產(chǎn)生各種免疫抑制細胞因子。由骨髓基質(zhì)細胞(bone marrow stromal cell, BMSC)產(chǎn)生的IL-6能夠抑制NK細胞的功能[9]。增殖誘導配體(a proliferation-inducing ligand, APRIL)主要由髓系細胞和破骨細胞分泌,是B細胞成熟抗原(anti-B-cell maturation antigen, BCMA)的配體,對漿細胞的生長和存活至關(guān)重要。APRIL可上調(diào)MM細胞中參與免疫抑制的基因,包括IL-10,TGF-β及PD-L1等[10]。TGF-β能夠進一步抑制T細胞、NK細胞以及DCs的功能[11]。APRIL還能增強Treg介導的對T細胞增殖的抑制作用,增加MM細胞對Tregs的誘導作用[12]。
1.3胞啃作用導致的T細胞功能障礙 Hamieh等[13]研究發(fā)現(xiàn),CAR-T細胞通過胞啃作用將腫瘤細胞表面的抗原轉(zhuǎn)移到CAR-T細胞表面,導致腫瘤細胞表面抗原的可逆性丟失。由于靶抗原被轉(zhuǎn)移到CAR-T細胞表面,引起CAR-T細胞之間的相互攻擊,從而導致了T細胞的耗竭和活性降低。
MM與進行性免疫失調(diào)有關(guān),與正常人的骨髓相比,MM患者骨髓中漿細胞樣樹突狀細胞增加,且其觸發(fā)T細胞增殖的能力下降[14]。功能失調(diào)的T細胞根據(jù)表型特征分為無能、耗竭或衰老T細胞[15-17]。無能T細胞是由于通過CD28信號傳導或在CTLA-4等共抑制信號的作用下不能產(chǎn)生IL-2,導致TCR共刺激不足而響應性降低。耗竭T細胞主要是受慢性抗原不斷刺激導致細胞表面抑制性受體,例如PD-1,CTLA-4,CD160及LAG-3654等上調(diào)。目前,針對耗竭T細胞的治療策略是免疫檢查點阻斷療法。衰老T細胞分為端粒依賴型和端粒無關(guān)型。Suen等[18]發(fā)現(xiàn),MM患者的T細胞克隆具有正常的TCR信號,但其表面PD-1和CTLA-4表達呈現(xiàn)低水平,而且該T細胞克隆并不上調(diào)P21表達,因此MM的T細胞并非無能的、耗竭的或者是端粒依賴型衰老狀態(tài),而是端粒無關(guān)型衰老。
針對T細胞功能障礙,目前已經(jīng)有一些治療藥物應用于臨床,最常見的有免疫調(diào)節(jié)劑、免疫檢查點阻斷劑、嵌合抗原受體T細胞等,現(xiàn)詳細綜述逆轉(zhuǎn)T細胞功能障礙的策略。
3.1免疫調(diào)節(jié)劑治療 來那度胺(lenalidomide)是一種新型的免疫調(diào)節(jié)劑,是MM的常規(guī)治療藥物,在免疫系統(tǒng)調(diào)節(jié)特性方面,來那度胺通過激活T細胞,產(chǎn)生IL-2,改變NK細胞的數(shù)目和功能,從而影響MM的腫瘤微環(huán)境。來那度胺的安全性較高、不良反應發(fā)生率低,但是在作用機制上,其對耗竭T細胞和衰老T細胞沒有太大作用[19]。
3.2免疫檢查點阻斷療法 PD-1是B7-CD28受體家族的成員,是表達于活化的CD4+和CD8+T細胞、B細胞、活化的單核細胞及巨噬細胞表面的免疫檢查點[20]。程序性死亡配體PD-L1是PD-1的同源配體,可表達于多種惡性腫瘤細胞表面[21]。PD-1的作用機制是通過限制T細胞的活化和增殖來保持T細胞的平衡[3]。在腫瘤細胞中,表達在腫瘤細胞表面的PD-L1與表達在T淋巴細胞表面的PD-1結(jié)合時導致T細胞增殖、細胞因子分泌以及調(diào)節(jié)性T細胞增加,共同介導免疫耐受[22]。
阻斷CTLA-4,PD-1和PD-L1已被證明是治療多種上皮、間充質(zhì)或血液來源腫瘤的有效方法。MM是一種終末分化漿細胞的B細胞淋巴樣惡性腫瘤,Lesokhin等[23]單用PD-1阻滯劑治療MM,但沒有觀察到腫瘤消退的證據(jù)。因此,PD-1通路阻斷作為一種單一藥物治療MM是無效的,這可能與患者T細胞功能失調(diào)的特點有關(guān)。MM患者PD-1和CTLA-4低表達,并且TCR信號是正常的,表明免疫檢查點阻斷療法對于MM來說并不是最優(yōu)的解決方法。目前,有多個PD-1阻滯劑和其他藥物聯(lián)合使用治療MM的臨床試驗正在進行,仍有許多問題有待解決[24]。
3.3嵌合抗原受體T細胞治療 T細胞能夠通過遺傳修飾來表達嵌合抗原受體(chimeric antigen receptor,CAR),這是一種融合蛋白,包括抗原識別序列和T細胞激活區(qū)域[25]。CART-T細胞表面的特異性抗體與靶細胞表面相應的抗原結(jié)合之后,通過信號轉(zhuǎn)導途徑激活T細胞,釋放穿孔素、顆粒酶及其他細胞因子,使靶細胞凋亡,從而起到抗腫瘤作用。這是一種新的MM的治療方式,通過收集患者本身的T細胞,對其進行基因重組后重新回輸?shù)交颊唧w內(nèi),殺傷腫瘤細胞[26]。
現(xiàn)已證實CAR-T在急性淋巴細胞白血病、非霍奇金淋巴瘤等腫瘤治療上有著顯著療效,前景可期。與此同時,市場上也已經(jīng)研發(fā)出針對MM多種靶點的CAR-T細胞,Timmers等[27]歸納總結(jié)了幾種CAR-T的臨床應用特點:已經(jīng)通過臨床試驗并發(fā)表的有BCMA,CD138,CD39,NKG2D配體和輕鏈型的CAR-T;正在進行臨床試驗的有針對CD38,SLAMF/CS1,CD44v6,CD56,GPRC5D和TACI等的CAR-T;處于臨床試驗前期的有CD229、整合素B7、CD70和CDId等CAR-T。此外,科學家還進行雙靶點CAR-T細胞的臨床研究,如CD19和BCMA的雙靶點CAR-T,CD138和BCMA的雙靶點等,MM的免疫治療方興未艾。
BCMA又稱CD269,屬于腫瘤壞死因子受體超家族。主要表達于漿細胞和成熟B細胞表面,而在正常細胞表面幾乎不表達[28],是CAR-T治療復發(fā)難治MM的最佳靶點[29]。研究表明,超過81%患者經(jīng)BCMA CAR-T治療后可達客觀緩解[30]。然而治療效果無法持續(xù)太長時間,可能與治療后BCMA的表達下調(diào)有關(guān)[31]。此外,BCMA CAR-T細胞的過繼療法對于復發(fā)難治患者的治療效果較好,但對于初治患者的治療效果甚微,Lee等[32]的研究顯示,初治患者BCMA的表達低于復發(fā)難治患者,很好地解釋了為什么復發(fā)難治患者對BCMA CAR-T細胞的治療反應更好。
然而,在取得良好療效的同時,也有許多不良反應發(fā)生,最常見的是細胞因子釋放綜合征(cytokine-release syndrom, CRS),大多數(shù)為輕癥患者,僅有感冒樣癥狀,嚴重的患者表現(xiàn)為發(fā)熱、心動過速、低血壓等,甚至威脅生命[33]。CRS的機制主要是由于體內(nèi)炎癥因子(IL-6,IL-10,INF-γ及GM-CSF等)的釋放導致免疫系統(tǒng)的激活。體內(nèi)高濃度的IL-6能夠增強CAR-T細胞殺傷腫瘤的能力。B細胞發(fā)育不良也是CAR-T過程中常出現(xiàn)的副作用,長時間的B細胞發(fā)育不良會削弱免疫系統(tǒng),增加感染的風險。此外,脫靶現(xiàn)象是CAR-T治療中常出現(xiàn)的問題,BCMA CAR-T也出現(xiàn)了這種現(xiàn)象,其可能原因是原有抗原的免疫逃逸和新克隆的出現(xiàn)。
恢復T細胞功能障礙是當下免疫治療的熱點,盡管CAR-T細胞過繼療法的出現(xiàn)極大地提高了MM的生存率,但仍有一些問題有待解決。首先,CAR-T細胞治療過程中出現(xiàn)脫靶現(xiàn)象,需要深入了解脫靶的機制。其次,如何避免不良反應的發(fā)生,需要更好地優(yōu)化CAR-T細胞的治療方案。最后,如何在現(xiàn)有的基礎(chǔ)上提高CAR-T治療的效率,例如設(shè)計多靶點的嵌合抗原受體等。總之,腫瘤免疫逃逸機制研究是提高免疫治療效率的關(guān)鍵所在,該機制的復雜性也是研究過程中的難點所在。