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嵌合抗原受体T细胞治疗及其相关毒性

   日期:2020-06-30     来源:互联网    作者:admin    浏览:1    评论:0    
核心提示:  随着CAR-T(Chimeric Antigen Receptor T-Cell Immunotherapy,嵌合抗原受体T细胞免疫疗法)的出现,肿瘤免疫治疗进入了一个

  随着CAR-T(Chimeric Antigen Receptor T-Cell Immunotherapy,嵌合抗原受体T细胞免疫疗法)的出现,肿瘤免疫治疗进入了一个新的时代。CAR-T细胞治疗作为一种新兴的肿瘤免疫治疗手段,近年来取得了极大的进展,尤其是在复发/难治性恶性B细胞肿瘤的治疗方面具有巨大的潜力。CAR-T细胞治疗的主要毒副作用为细胞因子释放综合征(CRS)和神经毒性,需要密切警惕和及时治疗。麻醉医师应该熟悉这种可能会导致严重心血管和呼吸功能损害的新颖治疗方式。2019年发表在《Anesthesia & Analgesia》的一篇综述详细介绍了关于CAR-T细胞的免疫生物学、与肿瘤治疗的关系、在肿瘤化疗中的临床应用、相关的毒性反应以及治疗管理。现介绍如下:

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  一、什么是嵌合抗原受体T细胞?

   嵌合抗原受体T细胞(CAR-T细胞)是将能识别某种肿瘤抗原的抗体通过基因转导的方法转染患者的T细胞,使其表达嵌合抗原受体(CAR)。这些受体是“嵌合的”,含有激活淋巴细胞的所有必需成分,因此不需要同时刺激多种其他共同受体。CAR T细胞被激活后,通过分泌有毒颗粒并将免疫系统的其他组分募集到肿瘤部位来破坏肿瘤细胞。该策略在根除临床某些类型的血液系统恶性肿瘤方面已得到成功治疗效果,目前正在针对其他类型的肿瘤进行研究。

  正常的T细胞能识别抗原提呈细胞(APC)呈现的抗原。向T细胞递呈抗原是细胞适应性免疫系统的基础。APC能够处理和显示抗原,并与主要的组织相容性复合物(MHC)分子结合。然而,T细胞对抗原的识别还不足以引起免疫反应,对于初始T细胞来说,还需要其他免疫细胞的共同刺激以“激活” T细胞。在没有共刺激信号的情况下,TCR激活会导致T细胞进入“冬眠状态”并最终凋亡。为应对肿瘤的逃避机制,研究人员将T细胞活化复合物的各种成分融合成一个单链受体,能够诱导T细胞活化、共刺激和增殖,从而对肿瘤抗原产生高特异性和不依赖MHC偶联的反应。CAR-T细胞是CD4+和CD8+淋巴细胞,通过基因工程可以在其表面表达这些多功能受体。CAR结构至少包含一个能够识别肿瘤抗原的抗原识别单元,一个连接胞外组分与细胞质元素的铰链和跨膜片段,以及一个介导信号转导激活T细胞的胞内信号区。第一代CAR-T虽可产生抗肿瘤效应,但由于缺少共刺激分子,疗效并不明显。因此,第二代CAR加入了共刺激分子(如CD28、4-1BB)以提供第二信号。现代CAR结构中多含有≥1共刺激结构域,以提高T细胞的活化和持久性(如图1)。

  在CAR -T细胞被激活后迅速增殖并释放炎性因子,从而将其他免疫细胞如巨噬细胞,单核细胞和自然杀伤细胞募集到肿瘤部位。CD8+ CAR-T细胞通过释放颗粒酶和穿孔素颗粒,通过凋亡信号及其配体(fas/fas-1)和肿瘤坏死因子(TNF)/肿瘤坏死因子受体(TNF-r)途径直接刺激肿瘤细胞凋亡,从而导致肿瘤细胞的破坏。

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图1.嵌合抗原受体的结构与作用机制

  二、CAR-T细胞的产生与应用

  CAR-T细胞是通过采集自体或同种异体外周血淋巴细胞,通过白细胞分离并在体内转染编码所需嵌合受体的基因来制造的。目前有多种不同的转染技术,包括病毒载体(腺病毒、慢病毒和逆转录病毒)和非病毒系统。转染后的细胞在实验室被扩增,利用各种方法刺激细胞分裂。确定合适的肿瘤靶点是CAR构建的关键环节。理想的靶标抗原为在肿瘤细胞表面大量存在而在健康组织中仅少量存在或缺失,以减轻非肿瘤效应。在CAR-T细胞治疗前3-5天给病人进行化疗,通常使用环磷酰胺和/或氟达拉滨。这种预处理通过消除可能限制CAR-T细胞增殖的调节性免疫细胞的数量来增强治疗效果。然后根据治疗方案,将CAR-T细胞注入患者体内,同时可选择使用IL-2或补充免疫治疗。

  三、CAR-T细胞治疗疗效

  到目前为止,临床试验中最成功和最广泛研究的CAR-T细胞产品是针对急性白血病和非霍奇金淋巴瘤的CD 19细胞。其他血液系统恶性肿瘤用CAR-T细胞治疗疗效则较差。目前正在进行试验以评估CAR-T细胞治疗胶质母细胞瘤、间皮瘤、乳腺癌和卵巢癌的安全性和有效性。几项试验通过各种方法解决了在治疗实体肿瘤过程中发现的障碍,包括使用协同剂如免疫检查点抑制剂、同时靶向多种肿瘤相关抗原的CARs以及改进免疫系统其他组成部分的招募以攻击抗原阴性的癌细胞等。

  四、CAR -T细胞治疗的毒性

  CAR -T细胞治疗可影响主要器官系统并危及生命的各种并发症。这些毒性作用是阻碍CAR-T细胞治疗更广泛使用的主要障碍,一些CAR-T细胞大规模临床试验早期也因此终止。CAR-T细胞治疗毒性包括T细胞活化引起的过度免疫反应和靶点上的肿瘤外效应,如在CD 19 CAR所见的B细胞发育不全以及ERBB 2 CAR引起的肺水肿等。

  细胞因子释放综合征(CRS)是CAR-T细胞治疗最常见的副作用,可从发热、心动过速、呼吸暂停和缺氧迅速发展到低血压、凝血、低白蛋白血症、呼吸衰竭、难治性休克和多器官功能衰竭。确切的病理生理机制尚不清楚,血管内皮系统的异常激活在其中可能起着重要作用。活化的CAR-T细胞、单核细胞、髓样细胞和外周组织细胞导致促炎细胞因子如IL-6、TNF-α和INF-γ的释放,通过调节血管生成素(Ang)-Tie2轴和释放一氧化氮而导致内皮细胞活化。这种激活会导致血管完整性丧失、毛细血管渗漏、消耗性凝血病和血管平滑肌功能障碍,重型CRS患者的血管内皮细胞活化标志物vWF、Ang-2和Ang-2/Ang-1升高支持了这一假说。其他促炎细胞因子如IL-1、IL-2、IL-6、IL-10、TNF、IFN、MCP-1和gp 130在重度CRS中也有表达。血清IL-6峰值浓度与CRS严重程度呈正相关,抗IL-6治疗能有效逆转CRS症状。IL-6受体拮抗剂Tocilizumab是治疗CRS的唯一批准药物,使用Tocilizumab可通过干扰外周组织摄取IL-6来增加血清IL-6浓度。迄今为止的证据表明,使用Tocilizumab治疗CRS并不影响CART细胞的疗效。皮质类固醇也能有效地减轻过度的免疫反应,但对CART细胞功能的影响尚未确定。

  轻度CRS患者最初表现为发热和心动过速。严重的CRS发展迅速,通常需要在ICU

  进行血管活性药物治疗以及积极的呼吸支持。目前尚无法预测哪些患者会发展为轻度或重度CRS。在某些严重CRS的病例中,可以看到提示噬血细胞淋巴组织细胞增生症/巨噬细胞活化综合征(HLH/MAS)的实验室指标。HLH是一种急性发热疾病,伴随血清铁蛋白水平升高,多系细胞减少和凝血。在接受CAR-T细胞治疗的患者中存在HLH提示预后更差。虽然这些额外的特征可能对预后有重要意义,但它们并不影响对这些病人的治疗或治疗。

  神经毒性是CAR-T细胞治疗的第二大副作用。这种并发症通常表现为脑病有或没有伴随表达性失语症和/或接受性失语症。神经影像学检查包括脑CT和MRI通常为非特异性表现,如弥漫性血管水肿;脑电图检查典型表现为弥漫性慢波。对神经毒性患者的脑脊液分析显示蛋白升高、白细胞计数增加,一些患者的炎性细胞因子水平高于血清浓度,提示血脑屏障破坏并伴随着局部细胞因子的产生,最严重的神经毒性表现包括难治性癫痫发作和危及生命的脑水肿。CAR-T细胞诱导的神经毒性机制尚不清楚。与CRS相似,严重神经毒性患者血管内皮细胞活化标志物也是升高的。严重神经毒性死亡患者尸检表现为多灶微出血、血小板微血栓、血管内皮破坏,反应性小胶质细胞在血管周围分布。CAR-T细胞可浸润脑实质,但CAR-T细胞在脑内的存在与神经毒性的严重程度无关。Tocilizumab和类固醇被用于改善症状,但它们在逆转神经毒性方面不如CRS症状有效。事实上,全身给药时Tocilizumab不易穿透中枢神经系统。

  五、CAR-T细胞患者的护理及围手术期管理

  发热症状最早可以出现在输液的当天,通常与CAR-T细胞快速增殖的时间相吻合。所有患者都应进行各大常规培养,应用广谱抗菌药物直到可以排除感染因素并解决中性粒细胞减少症状,解热药如对乙酰氨基酚和非甾体抗炎药可用于治疗CRS介导的发热。发热通常伴随或先于心动过速,合并心血管疾病患者可能导致心律失常、心室功能障碍和血清肌钙蛋白升高。长期发烧会导致脱水和电解质消耗,所有患者都应适量补充晶体液,纠正电解质异常。随着CRS进展,肺毛细血管渗漏导致肺水肿,临床表现为吸氧增加、充血恶化和胸腔积液。对于这些患者,液体应限制在<30mL/kg以避免导致呼吸衰竭,若氧合指数恶化则立即停止输液并开始使用血管加压剂。对于持续发烧超过72小时,对解热药反应不佳或者出现低血压和氧合指数不断恶化的患者,可使用托珠单抗。当需要连续应用托珠单抗时,患者需要补充适量的糖皮质激素(地塞米松每6-8小时10毫克),以帮助调节免疫应答。

  出现呼吸衰竭的患者可能需要气管内插管和机械通气。由于CRS所致休克通常不受血管收缩剂和液体疗法的影响,在插管期间的血流动力学管理是很有挑战性的。因此更倾向于应用高氧输送作为支持治疗,如高流量鼻导管或无创面罩正压通气。如果需要气管内插管和机械通气,则首选对血流动力学影响小的麻醉诱导剂。肾上腺素治疗支气管痉挛、血管扩张性休克和心室功能障碍的突出作用可作为严重CRS中呼吸和血液动力学支持的有效药物。

  严重血流动力学崩溃时需要增强免疫抑制剂,包括甲基强的松龙脉冲式给药(每8小时1g)、IL-6拮抗剂Siltuximab(一次11 mg/kg)、IL-1受体拮抗剂Anakinra、免疫球蛋白和环磷酰胺等。脉冲剂量类固醇虽然效果良好,但可导致心动过缓和体温过低。患者可能发展为难治性休克、多器官衰竭、凝血障碍和死亡。

  神经毒性症状的出现通常与CRS症状的高峰或缓解相一致。早期的神经功能障碍是非特异性的,包括昏睡、意识模糊和语言障碍。尽量避免使用抗精神病药或镇静剂,以免混淆神经检查,影像学检查排除脑出血或中风。随着症状的进展,CAR-T细胞介导的神经毒性的特异性特征开始显现,症状范围可从轻微的找词困难到严重的失语症。出现任何神经系统症状都应优先使用能进入CNS的类固醇治疗,如地塞米松;避免使用托托珠单抗。严重的神经毒性症状的治疗需要增加使用免疫抑制剂以避免脑水肿。对重度神经毒性患者,需持续监测神经检查结果、神经毒性评分、眼底检查和脑电图。严重神经症状的患者可能需要气管内气管插管和机械通气以保护气道。 当需要插管时,镇静剂首选丙泊酚,有助于抑制神经毒性所致的癫痫发作,并且停药后清醒快,有利于进行神经系统评估。

  当CAR-T细胞治疗患者需要麻醉时,麻醉医师必须了解所服用的CAR-T细胞产品的类型、适应症和给药时间。由于出血和感染风险过大,在凝血或难治性血细胞减少的情况下应避免任何选择性或侵入性手术。糖皮质激素可能会影响CAR-T细胞功能,在应用前应与医疗团队协商;在制定麻醉计划时,注意是否存在CRS和神经毒性和症状程度,麻醉医师应熟悉已建立的治疗方法,包括抗IL-6疗法、糖皮质激素和抗癫痫药等。

  “论肿道麻”点评

  CRS和神经毒性是CAR-T细胞治疗的两种可能危及生命的并发症,越来越多的临床研究支持这两种毒性都与增强的体内CAR-T细胞扩增有关。预防性或早期托珠单抗治疗似乎有助于CRS的管理,为确定这些早期干预是否会影响CAR-T细胞的抗肿瘤活性,仍需进行系统的研究,进一步阐明这两种毒性的病理特征,鉴定相关的生物标志物,并优化这些综合征的治疗策略,对提高CAR-T细胞治疗的安全性非常关键。

  CAR-T细胞治疗逐渐得到科学家们的关注,其对于复发/难治性恶性B细胞肿瘤的疗效已在多个临床试验得到证实。目前的两种上市CAR-T细胞产品在治疗一些实体肿瘤方面具有高度商业价值和临床疗效,与以往的肿瘤治疗方法相比,CAR-T技术的靶向性和个体性都是无可比拟的,但是其在安全性方面仍存在巨大的挑战,仍需克服其带来CRS等严重不良反应的难题。随着未来CAR-T细胞产品的推广,我们麻醉医师也应该熟悉这些新型药物以应对其围术期可能产生的毒副作用。在今后的研究中,应更加关注如何解决与预防CAR-T相关不良反应,使CAR-T细胞治疗的安全性得到提高,造福广大肿瘤患者。


 
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