Enasidenib Mesylate

急性髓系白血病（AML）是一种侵袭性强、进展迅速且复发率高的癌症，凸显了对有效治疗方法的迫切需求。尽管近期药物疗法和联合方案的进展改善了预后，但复发/难治性（R/R）AML的缓解率仍然很低，预后差，生存期有限。缺乏有效的免疫疗法使R/R AML的治疗更加复杂。骨髓肿瘤微环境（TME）构成了重大障碍，需要多方面的联合治疗策略才能取得临床成功。这种TME创造了一个免疫抑制和代谢挑战性的环境，限制了嵌合抗原受体（CAR）T细胞的扩增、持久性、细胞毒性和存活。与B细胞急性淋巴细胞白血病（B-ALL）中的CD19不同，AML缺乏真正的白血病特异性抗原。尽管临床试验正在进行中，但尚无CAR-T疗法获得FDA批准用于治疗AML。本文探讨了这些持续挑战背后的原因。 1. 引言 急性髓系白血病（AML）是一种血液系统恶性肿瘤，其特征是骨髓（BM）、外周血或其他组织中髓系母细胞的克隆性扩增。AML是成人中最常见的急性白血病（AL）形式，并导致全球最高的AL相关死亡率。诊断时的中位年龄为68岁，大约60%的患者在65岁或以上时被诊断，33%在75岁或以上时被诊断。虽然多药诱导化疗可以实现完全缓解（CR），但异基因干细胞移植（allo-SCT）仍然是唯一确定的治愈性治疗方法。尽管近期治疗策略有所进展，但预后仍然较差，尤其是在老年患者群体中。 嵌合抗原受体T（CAR-T）细胞疗法代表了治疗血液系统恶性肿瘤的一种有前景的创新方法。根据欧盟法规，这些疗法被归类为先进治疗药物产品（ATMP），具体而言是基于细胞的基因治疗产品。在美国，CAR-T细胞由美国食品药品管理局生物制品评价和研究中心作为生物制品进行监管。该监管框架将其定义为由自体或异体细胞组成的药物产品，这些细胞经过基因改造以表达嵌合抗原受体。ATMP的指定在开发、制造和临床应用过程中施加了特定的监管要求，包括严格的药品生产质量管理规范（GMP）标准、全面的质量控制以及广泛的安全监测程序，这些使这些疗法区别于传统治疗。 鉴于AML，特别是老年患者和复发（R）或难治性（R）疾病患者的治愈性选择有限，并考虑到CAR-T细胞疗法作为一种ATMP所面临的独特监管和临床挑战，有必要对CAR-T疗法在AML中的最新进展、靶抗原、临床结果和实施策略进行全面综述，以为未来的研究和临床实践提供信息。 2. 诱导治疗 AML的初始治疗策略取决于几个因素，包括患者体能状态和功能状态（决定对标准诱导治疗的耐受性）、既往是否接触过放疗或化疗，以及是否存在特定的细胞遗传学和分子标志物。对于适合强化治疗的患者，阿糖胞苷（Ara-C）联合蒽环类药物仍是标准的化疗方案。替代方案包括伊达比星、氟达拉滨、阿糖胞苷和米托蒽醌为基础的阿糖胞苷联合方案。此外，根据QUANTUM研究，对于年龄在18至75岁、携带FLT3-ITD突变且接受标准“7 + 3”诱导治疗的患者，应使用奎扎替尼治疗。当怀疑急性早幼粒细胞白血病（APL）时，建议使用全反式维甲酸（ATRA）治疗。 对于老年患者（通常指70岁及以上）以及身体状况适合的个体，标准方案包括一种去甲基化药物（如阿扎胞苷或地西他滨）联合Bcl-2抑制剂和BH3模拟物维奈克拉。此外，地西他滨与西达尿苷的口服制剂拓宽了AML的治疗选择，并提高了给药的便利性。 近年来，美国食品药品管理局（FDA）和欧洲药品管理局（EMA）已批准多种药物和药物组合用于治疗AML。这些监管批准为具有不同疾病特征的患者提供了额外的治疗选择（见表1）。 3. 巩固治疗 即使在最佳诱导治疗后达到CR，微小残留病（MRD）通常仍然存在。需要巩固治疗以清除残留疾病并降低复发风险。对于接受“7 + 3”诱导治疗的患者，巩固治疗从高剂量阿糖胞苷方案开始。那些在诱导期间接受FLAG方案的患者应在巩固治疗期间继续接受相同方案的额外周期。 所有符合条件的伴有中危或高风险疾病的患者都应接受allo-SCT，无论其治疗方案如何。AML是allo-SCT最常见的适应症。在首次缓解期进行allo-SCT的决定取决于风险-获益比，这需要考虑非复发死亡率和复发率降低。该评估基于诊断时的细胞遗传学和分子特征、对初始治疗的反应以及患者、供者和移植相关因素。 4. 维持治疗 维持治疗是指患者在达到缓解后为预防复发而进行的长期治疗。与ALL不同（其中维持治疗是标准方案），维持治疗在AML中的作用更为有限且取决于具体情况。 5. 如何治疗复发或难治性（R/R）AML 对于R/R AML患者，有几种药物可用。FLT3抑制剂，如吉瑞替尼和奎扎替尼，在该人群中显示出比挽救性化疗更高的CR率。携带IDH1突变、年龄较大且不适合诱导治疗的患者，应考虑使用艾伏尼布或奥卢他替尼。携带IDH2突变的患者可考虑使用恩西地平。近期，zifotenib和revumenib获得FDA批准，用于治疗携带敏感NPM1突变或KMT2A基因重排的R/R AML，标志着这些遗传亚型的治疗取得了重大进展。 尽管取得了显著进展，但与新诊断的AML相比，R/R AML仍然与预后不良、缓解率较低和生存期较短相关。初始治疗后复发或对标准疗法难治的患者的单位总生存期（OS）通常为六至十二个月。预后不良与高龄、不良细胞遗传学、既往allo-SCT以及未能再次达到CR有关。 6. CAR-T 在复发或难治性 AML 中的应用 R/R AML 仍然具有挑战性，因为缺乏有效的免疫疗法。尽管有临床试验正在评估CAR-T疗法治疗AML，但尚未有获得FDA批准的疗法。 Lin 等人评估了12名移植后复发的患者接受CD33 CAR-T细胞治疗的情况。他们报告的CR率为41.67%，没有出现3-4级细胞因子释放综合征（CRS）或免疫效应细胞相关神经毒性综合征（ICANS）。 Naik 等人研究了使用达沙替尼制造的CD123 CAR-T细胞（CD123-CAR.dasa T细胞）在六名患者（包括五名AML和一名ALL）中的应用。虽然CD123-CAR.dasa T细胞显示出有效的扩增，但与常规CD123 CAR-T细胞相比，它们并未显示出改善的疗效。此外，所有六名患者均出现了2级或更高级别的细胞因子释放综合征（CRS），这引发了关于毒性的重大担忧。 Zhao 等人报告了47名R/R AML患者（包括20名伴有髓外浸润的患者）接受CLL1 CAR-T细胞治疗的结果。有和没有髓外浸润的患者表现出相似的OS和无白血病生存（LFS）率，以及相同的并发症发生率。此外，三名患者接受了修饰过的、包含KDEL标签和抗CD3的CLL1-CAR（Tis-CART371）治疗。其中两名患者达到了CR，但最终所有患者均死亡。感染仍然是CAR-T细胞治疗后的一个重大问题。作者报告了28天内细菌、真菌和病毒感染的累积发生率为56.9%（95% CI 50.4 - 61.3%）。 一项关于新型CD371-SAVVYz-IL18 CAR-T细胞的I期试验在五名患者中的三名中实现了MRD阴性的CR。这种CAR-T细胞包含一个修饰过的CD28共刺激结构域以减少T细胞耗竭，并组成型分泌IL-18，从而增强细胞毒性。然而，观察到了高级别CRS和ICANS。 一项针对十名t(8;21) AML患者进行的CD19 CAR-T细胞试验显示出良好的安全性特征，无严重的非血液学毒性，且缓解率为100%。60%的患者达到了MRD阴性的完全缓解。12个月OS和LFS分别为45.0%和46.7%。 7. 未解决的问题与解决方案 CAR-T疗法在AML中的成功受到克隆异质性、高度免疫抑制的骨髓微环境以及缺乏肿瘤特异性靶抗原的限制。 AML中的骨髓肿瘤微环境显著损害T细胞功能。髓源性抑制细胞（MDSC）和调节性T细胞（Treg）导致这种免疫抑制，影响内源性和过继转移的T细胞。AML细胞通常会降低或丢失主要组织相容性复合体（MHC）的表达，这对于将抗原呈递给T细胞至关重要。这会损害白血病细胞的免疫清除，使癌细胞能够逃避检测，并可能限制工程化T细胞疗法的有效性。 为了提高T细胞的持久性，可以对T细胞进行改造，使其能够抵抗免疫抑制微环境。AML微环境含有高水平的免疫抑制细胞因子（如TGF-β）、调节性细胞（Treg和MDSC）和免疫检查点（如PD-1/PD-L1轴），所有这些都可使T细胞失活。克服这些障碍的策略包括：改造T细胞使其在肿瘤部位分泌激活性细胞因子如IL-12或IL-18；修饰T细胞使其表达显性阴性受体以阻断免疫抑制信号；以及将T细胞疗法与全身性免疫检查点抑制剂（ICI）或去甲基化药物（HMA），如阿扎胞苷和地西他滨联合使用。ICI可以通过减少抑制性细胞因子的分泌和部分逆转肿瘤微环境的抑制效应来增强CAR-T细胞的抗肿瘤活性。它们还可以激活肿瘤浸润淋巴细胞（TIL）并改善其抗肿瘤功能。 将CAR-T细胞疗法与HMA联合使用是一种有前景的方法，因为HMA可以通过减少启动子甲基化来增加AML细胞上靶抗原（如CD70和CD123）的表达。这使得白血病细胞更容易受到CAR-T细胞的靶向攻击。预处理使用HMA也已被证明可以减少输注后T细胞的耗竭，可能改善CAR-T细胞的持久性和抗肿瘤活性。AML中靶抗原的异质性对CAR-T细胞疗法的有效性构成了重大挑战。在AML中常见的靶抗原，如CD33、CD123和CLL-1，并非在所有白血病细胞上均匀表达。此外，许多潜在的AML相关抗原，如CD33和CD123，也在健康的造血干细胞和祖细胞上表达，增加了“靶向肿瘤，误伤正常组织”毒性的风险。 以下AML特异性靶点已被确定为有前景并正在研究中（表2）：CD33、CD123、CLL-1、NKG2D配体、CD43、CD96、白细胞介素-3受体α链、TIM-3、CD38、CD157、CD44v6和CD47等。CD64导向的CAR-T细胞疗法已被证明可有效治疗对维奈克拉/阿扎胞苷耐药的单核细胞性AML。诸如FLT3-ITD、NPM1和DNMT3A等突变促进了AML的发病机制，并影响对基于CAR的治疗的反应，强调了需要基于分子指导的治疗策略。最后，Knorr等人描述了一种靶向AML相关抗原U5 snRNP200的治疗性抗体，他们已证明该抗原仅限于恶性细胞，在正常的HSPC上不表达。 单靶点CAR-T疗法可能无法清除所有白血病细胞，因为AML母细胞表达不同的抗原，增加了复发风险。使用“装甲型”或多特异性CAR-T细胞靶向多个抗原可以改善预后。或者，适配器CAR利用可溶性分子将CAR-T细胞与靶抗原连接起来，提供了更大的灵活性和控制力。 T细胞的持久性——它们在输注后存活、增殖并保持活性的能力——对于长期缓解至关重要。策略包括优化制造和实验室培养条件，以输注分化程度更低、更具弹性的细胞，使其持久性更长。也使用基因修饰来增强T细胞代谢和抵抗耗竭的能力。 “现货型”CAR-T细胞疗法使用来自健康供体的T细胞，大批量制造。这种方法解决了传统CAR-T疗法的局限性，包括高成本、长制造周期以及患者自身细胞质量差。关键挑战在于预防移植物抗宿主病（GVHD）和宿主抗移植物排斥反应。 8. 嵌合抗原受体自然杀伤（CAR-NK）细胞 CAR-NK细胞疗法是CAR-T细胞的一种有前景的替代方案。自然杀伤（NK）细胞是先天免疫效应细胞，无需预先抗原致敏即可直接杀死肿瘤细胞。CAR-NK细胞可来源于外周血、脐带血或NK细胞系，如NK-92。它们提供了更有利的安全性特征，由于细胞因子分泌更具调节性，CRS和ICANS的风险显著降低。CAR-NK细胞作为“现货型”产品也提供了制造优势，并且可以从通用供体生产。 临床前和早期临床数据显示，靶向CD19、BCMA和其他肿瘤相关抗原的CAR-NK细胞具有良好的抗肿瘤疗效，且GVHD发生率较低。然而，由于CAR-NK试验是近期的，关于AML突变对CAR-NK细胞疗法影响的文献有限。 9. 专家意见 开发针对AML的CAR-T疗法是当前免疫疗法中最复杂的挑战之一。虽然CAR-T疗法已经改变了B细胞恶性肿瘤的治疗，CR率达到60-90%，但AML的结果仍然有限，缓解率通常低于50%且持久性有限。这种差距源于AML与淋系恶性肿瘤之间的关键生物学差异，包括抗原异质性、缺乏AML特异性靶点、免疫抑制性肿瘤微环境以及独特的制造挑战（表3）。 一个关键挑战是，AML中的骨髓TME创造了一个复杂、免疫抑制和代谢不利的环境，损害了CAR-T细胞的扩增、持久性、细胞毒性和存活。传统的CAR-T构建体无法克服AML骨髓中免疫抑制、代谢应激和物理隔离的联合障碍。这一限制解释了为什么B-ALL中约90%的高缓解率，而早期AML试验中仅为20-40%（表4）。CAR-T细胞疗法在AML中疗效有限的原因是CAR-T细胞生物学（针对循环B细胞恶性肿瘤进行了优化）与AML骨髓独特的免疫代谢条件之间的不匹配。成功将需要针对骨髓环境对CAR-T细胞进行全面重新设计，并结合针对性的TME调理策略。 与B-ALL不同，B-ALL中的CD19是可靠的靶点，而AML缺乏白血病特异性抗原，并且CAR-T细胞在髓系白血病中易于耗竭。MDSC和Treg轴是主要的细胞抑制机制。耗竭MDSCs或抑制Tregs应在CAR-T细胞输注前进行。在这种情况下，检查点阻断应预防性使用，而不是作为挽救策略，并且将其与去甲基化药物联合使用具有协同效应。还需要进一步干预。AML复发的一个关键驱动因素是白血病干细胞（LSC）龛的保护。即使在达到MRD阴性后也可能发生复发，因为LSC存在于CXCR4/CXCL12介导的CAR-T细胞无法进入的骨内膜龛中。 AML中的“细胞因子汇”现象仍知之甚少。AML母细胞和基质细胞消耗对CAR-T细胞扩增至关重要的白细胞介素如IL-2、IL-7和IL-15，同时分泌拮抗性细胞因子，如IL-10和TGF-β。这凸显了局部细胞因子递送的必要性。从AML患者体内生产自体CAR-T细胞常常受到损害，因为他们的T细胞由于既往化疗、疾病相关的免疫抑制和衰老而经常表现出内在功能障碍。目前AML中的CAR-T构建体过早达到峰值活性，然后迅速耗竭。药代动力学分析显示，AML CAR-T细胞在7到10天之间达到峰值（相比之下，ALL为14到21天），并在第21天下降。这个短暂的时间窗口可能不足以清除慢周期的白血病干细胞。CAR-T疗效的治疗窗口在输注后迅速关闭。考虑到AML的倍增时间为10到30天，快速而深度的反应至关重要。此外，2到4周的自体产品制造周期可能导致生产期间疾病进展。 制造和GMP合规性对AML CAR-T细胞疗法构成了重大挑战。该过程在开发的多个阶段面临监管障碍。自体生产需要个体化的、多步骤的程序，并对运输、储存和加工进行严格控制，这可能导致产品质量的可变性，包括细胞活力、效力和特性。从单采和T细胞分离到基因修饰、扩增、最终配方和冷冻保存，每个阶段都必须符合GMP标准并进行彻底验证。生产还受到成本、原材料可用性、设备和环境控制的进一步限制，而培养基和试剂仍未标准化。制备的复杂性和对先进基因修饰技术的需求造成了巨大的财务障碍，每个患者的治疗费用超过50万美元。在AML中，进一步的并发症包括自体产品中母细胞污染的风险，以及由于既往强化化疗导致的T细胞适应性降低。 监管机构要求在首次人体试验之前提供全面的临床前安全性和有效性数据。然而，临床前模型通常不能反映人类毒性的全部范围，特别是AML特异的毒性，如CRS和ICANS。AML CAR-T产品的自体性质增加了监管复杂性。现场培训、偏差方案和运输验证通常需要风险评估和减轻策略（REMS）计划。FDA最近已取消了某些已批准的自体CAR-T疗法的REMS要求。尽管如此，3到6周的静脉到静脉时间对于侵袭性AML患者来说仍会造成危及生命的延误。 大多数CAR-T临床试验是小型、单中心研究，长期随访有限。监管机构现在要求标准化的试验设计以验证安全性和有效性。由于CAR-T细胞的长期持久性和插入突变发生的潜在风险，开发者必须进行延长随访，通常治疗后长达15年，以监测迟发性不良事件和免疫原性。对于持久性低的产品，这些要求可能会降低，但此类更改需要强有力的理由并与FDA尽早达成一致。只有35%的CAR-T试验进展到II期以后，反映了重大的监管和科学障碍。缺乏FDA批准的AML CAR-T产品进一步强调了这些挑战。 CAR-T治疗需要具有重症监护能力的专门临床环境，以处理危及生命的毒性。医疗专业人员必须接受CAR-T给药和毒性管理两方面的培训。持续重症监护、专业药学支持和长期监测的需求限制了能够安全提供CAR-T治疗的医疗中心数量。 同种异体“现货型”CAR-T产品可以解决自体制造的几个挑战。它们将生产时间缩短六周以上，提供更优越的细胞来源，能够在GMP条件下更容易地进行规模化和标准化，并允许储存多个治疗剂量。然而，这些产品引发了新的监管问题，包括移植物抗宿主病（GvHD）和同种异体排斥的风险。需要先进的基因编辑策略，如CRISPR/Cas9，来消除T细胞受体（TCR）和人白细胞抗原（HLA）分子。 临床前研究在AML中的效用和局限性仍然是一个重要问题。动物模型通常无法预测CAR-T细胞的临床行为，并且细胞疗法的应用在毒理学和作用机制方面比其他生物制剂更不符合监管预期。虽然异种移植模型是最常见的临床前平台，但它们对于AML CAR-T研究有明显的局限性。这些模型为选择首次人体试验的CAR-T细胞剂量提供的指导有限，因为临床前剂量通常远高于临床安全水平。免疫缺陷小鼠需要更高的CAR-T剂量才能显示抗肿瘤效果。物种间抗原特异性、密度和表达的差异进一步使转化复杂化。来自原始T细胞受体库的异种反应性也限制了实验的持续时间。此外，异种移植模型不能复制免疫抑制性AML微环境，包括MDSC、调节性T细胞和抑制性细胞因子，这些因素在患者中会显著影响CAR-T功能。 AML提出了独特的体外挑战。许多AML细胞抗原与健康造血细胞共享，并且它们的可变表达使肿瘤靶向复杂化。最近的研究表明，细胞治疗期间释放的髓系支持细胞因子通过激酶信号通路促进AML母细胞存活，导致CAR-T细胞耗竭。这种耐药机制不同于B细胞恶性肿瘤中的机制，并且无法在标准异种移植系统中有效建模。此外，AML通过MDSC、调节性T细胞、增加的检查点分子和其他免疫抑制因子创造了一个敌对的微环境，这些在免疫缺陷小鼠模型中未能充分体现。 主要组织相容性复合体（MHC）限制仍然是一个重大挑战。传统的基于T细胞受体（TCR）的疗法依赖于通过MHC分子的抗原呈递，这将其使用限制在特定的人白细胞抗原（HLA）类型，并使其易受通过MHC下调导致的免疫逃逸影响。CAR技术通过使用抗体衍生的结合域克服了这一点，允许T细胞在无MHC呈递的情况下进行识别和激活，并能够靶向任何有可用抗体的抗原。然而，在AML中，MHC独立性本身并不能解决所有生物学障碍。为了进一步提高CAR-T疗效，已经开发了先进策略，包括使用γδ T细胞，这代表了MHC非依赖性细胞疗法的范式转变。γδ T细胞可以靶向胞外结构域，并在无MHC呈递的情况下诱导细胞毒性和细胞因子产生；它们只占外周血细胞毒性T细胞的一小部分。由于γδ T细胞缺乏MHC依赖性的TCR，它们尚未与GvHD相关联，因此有望用于同种异体“现货型”CAR-T疗法，解决制造和可及性问题，并消除HLA配型的需要。NK细胞是另一种MHC非依赖性平台。NK细胞和γδ T细胞都桥接先天性和适应性免疫，并且可以在无MHC的情况下靶向肿瘤，使其适用于同种异体细胞疗法。NK细胞通过抑制性和激活性受体之间的平衡来识别靶标。肿瘤细胞经常下调MHC-I，从而实现“自我缺失”识别，并上调激活NK细胞受体的应激配体。CAR-NK细胞具有几个优势，包括细胞因子释放综合征风险较低、寿命较短、长期安全性问题较少，以及适用于现货型产品。多种细胞来源正在研究中，例如外周血NK细胞、脐带血NK细胞和诱导多能干细胞（iPSC）衍生的NK细胞。 新诊断AML患者的最佳治疗策略仍不确定。强化化疗实现了50-70%的初始完全缓解率，但成人五年总生存率低于30%，复发是治疗失败的主要原因。这种高复发风险支持考虑CAR-T疗法，尽管最佳时机和细胞来源需要进一步评估。在自体CAR-T制造中，患者T细胞质量至关重要。疾病因素和既往治疗可能损害T细胞适应性，自体方法还面临额外挑战，包括制造延迟、对T细胞质量的依赖性以及母细胞污染的风险。尽管一项研究显示自体CAR-T制造在AML中是可行的，生产成功率达到90.4%，但治疗与高比率的细胞因子释放综合征和有限的临床获益相关。早期收集T细胞并冷冻保存，可以根据疾病状态和微小残留病（MRD）监测灵活安排CAR-T输注时机。近期数据支持使用CAR-T疗法作为通往allo-SCT的桥梁以实现持续的疾病控制。CD7 CAR-T疗法在大多数AML患者（主要是既往allo-SCT后复发的患者）中诱导了缓解，但仅在随后接受了allo-SCT的的患者中观察到持久反应。 成本是采用CAR-T疗法治疗AML及其他适应症的重大障碍。已获批的CAR-T产品价格范围在373，000至475，000美元之间。患者必须在治疗后至少四周内居住在距离治疗中心两小时以内的范围内，导致患者和护理人员在住宿、交通和收入损失方面产生大量自付费用。医疗机构也面临招聘专业人员、获得REMS认证以及对患者和护理人员进行教育的成本。CAR-T给药期间每月费用最高，还有处理并发症的进一步费用。 目前尚无CAR-T疗法获得FDA批准用于AML，因此所有治疗仍处于研究阶段。尽管已有针对ALL和淋巴瘤中获批CAR-T产品的成本效益分析发表，但由于其研究性质，尚无针对AML的已发表研究。需要制造、研究、长期随访、比较有效性研究和头对头临床试验方面的进步，以减少经济评估中的不确定性。还需要来自大型前瞻性登记处的真实世界证据，以更好地估计长期有效性和不良事件，支持支付模式创新，并提高可及性。 10. 结论 AML预后不良，尤其是在复发或难治性病例中，凸显了对新疗法的迫切需求。CAR-T疗法在其他血液系统恶性肿瘤中已显示出显著成功，并可能在R/R AML中提供类似益处。然而，其有效性受到识别合适靶抗原和开发能够安全有效清除AML细胞的受体的挑战的限制。靶向替代抗原并采用创新CAR设计的新型CAR-T策略即将进入临床评估阶段。诸如多靶点靶向、逻辑门控和新型细胞工程等进展可以增强T细胞对AML的特异性和敏感性。为了改善预后，CAR策略必须通过多方面的方法来解决AML复杂的生物学问题。没有单一的修饰能够克服所有障碍。最佳的AML CAR-T细胞可能需要逻辑门控的抗原识别、检查点抵抗、代谢装甲、细胞因子自主性、增强归巢和破坏微环境龛位。这些修饰的复杂性正达到当前载体包装的极限，强调了对新型递送平台的需求。 参考文献：Alati, C., Pitea, M., Molica, M., Rossi, M., Alvaro, M. E., Porto, G., Bilardi, E., Utano, G., Policastro, G., Micò, M. C., Marafioti, V., & Martino, M. (2025). Is There a Future for CAR-T Therapy in Acute Myeloid Leukemia?. Cancers, 18(1), 107. https://doi.org/10.3390/cancers18010107 版权声明：本文系Leuk独立撰稿，享有原创版权，欢迎个人转发分享，其他任何媒体、网站如需转载或引用本网页版权所有内容，须获得授权。本文仅供医学专业人士参考，不作为诊疗依据，未经著作人许可，不可出版发行。 （欢迎分享，点赞+关注！）

代谢组学与代谢物在癌症诊断和治疗中的应用 引言 引言 癌症是全球主要的死亡原因之一，其发病率与死亡率仍在逐年攀升。传统诊疗手段往往受限于早期检出率低、异质性高以及耐药复发等问题。近年来，随着“代谢重编程”概念的确立，人们逐渐认识到肿瘤细胞在糖酵解、氨基酸、脂质及核苷酸等通路上均表现出显著且可重复的代谢改变。这些变化不仅驱动了恶性增殖与免疫逃逸，也为早期发现和精准干预提供了新的突破口。代谢组学通过对生物体系中小分子代谢物进行系统定性与定量，为揭示癌症相关代谢事件、寻找可靠生物标志物以及开发靶向药物奠定了技术基础。本文围绕代谢组学技术流程、代谢物作为诊断与预后标志物的研究进展、靶向代谢治疗策略、联合用药方案、个性化医学实践以及当前挑战与未来方向六个方面展开综述，力图呈现从平台搭建到临床转化的完整图景。 图 1 致癌代谢物的分类和功能。内源性致癌代谢物和肠道微生物群衍生代谢物在能量供应、免疫抑制、表观遗传改变以及干细胞恶性转化途径激活中的作用。 首先，代谢组学研究的成败高度依赖分析平台与实验设计。核磁共振(NMR)具有非破坏、定量准确、前处理简单等优势，适合大队列尿液或血清样本的初筛；而高场低温探头的普及令灵敏度显著提升，HR-MAS 技术更使完整组织切片直接检测成为现实。质谱方面，液相色谱—高分辨质谱(LC-HRMS)在热不稳定及极性代谢物覆盖上独占优势，被广泛应用于脂质组学与极性代谢组并行检测；气相色谱—质谱(GC-MS)则凭借高分离效率在有机酸、糖类与氨基酸分析中保持不可替代的地位；毛细管电泳—质谱(CE-MS)弥补了常规反相 LC 对高亲水性小分子覆盖不足的短板。质谱成像(MSI)技术进一步将代谢物信号与组织空间位置耦合，可在同一玻片上同时获得分子分布与病理形态信息，为解析肿瘤微环境异质性提供了直观证据。振动光谱如拉曼与红外虽在结构鉴定深度上略逊，却具备无需标记、秒级响应的显著优势，与机器学习算法结合后能实现血浆或细胞学样本的快速判别。单细胞代谢组学(SCM)借助微流控、激光捕获显微切割(LCM)及高灵敏 nanoLC-MS，可在单个细胞水平揭示干细胞、耐药克隆与免疫细胞的代谢差异，为动态监测肿瘤演化提供了全新视角。多平台整合策略通过联合 NMR、GC-MS、LC-MS 及成像手段，可在一次研究中兼顾覆盖度、定量准确与空间信息，为后续生物信息学挖掘奠定高质量数据基础。 数据采集之后，标准化计算流程决定了结果的可靠性与生物学可解释性。原始谱图需经过格式转换、峰检测、去噪、对齐与补缺失等预处理步骤，才能生成可用于统计的“样本—代谢物”定量矩阵。归一化环节常采用总离子流(TIC)、概率商归一化(PQN)或内标矫正，以消除进样量、基质效应及批次漂移。无监督分析如主成分分析(PCA)、统一流形逼近与投影(UMAP)可直观呈现样本聚类与异常值；有监督方法如偏最小二乘判别(PLS-DA)、支持向量机(SVM)及随机森林(RF)则用于构建分类或预后模型。为了避免过拟合，研究普遍采用双盲交叉验证、置换检验与外部独立队列验证。特征筛选阶段综合单变量检验、变量重要性投影(VIP)与递归剔除，最终锁定兼具统计显著性与生物学意义的候选标志物。通路富集与网络分析借助 KEGG、HMDB 等数据库将差异代谢物映射至具体生化途径，帮助研究者从“哪些分子改变”上升到“哪些功能受损”。近年来，图神经网络与注意力机制的引入，使多组学特征能够按生物学关系加权融合，显著提升了预测精度与可解释性。 基于上述技术体系，大量临床队列研究已证实代谢物在癌症诊断中的价值。非侵入性尿液检测方面，膀胱癌患者呈现酰基肉碱、糖酵解中间体及三羧酸循环代谢物普遍升高，早期阶段即可通过核糖、甘露糖等多元醇特征实现与良性血尿的区分；前列腺癌的九种有机酸与嘌呤组合在 GC-MS 平台上达到 AUC=0.94 的判别效能，显著优于传统 PSA。血浆脂质组学在肾细胞癌与膀胱癌鉴别、三阴性乳腺癌分子分型等任务中亦表现优异。乳腺癌的血浆氨基酸与饱和脂肪酸扰动最为突出，酪氨酸、丙氨酸、谷氨酸及苯丙氨酸组成的四分子面板在跨中心验证中维持 0.95 以上的曲线下面积；尿液中琥珀酸与二甲基庚酰肉碱联合更可获得 85% 以上的灵敏度与特异度。卵巢癌患者血清中的蛋氨酸、谷氨酰胺与天冬酰胺显著累积，结合饱和脂质特征能够在早期即与良性囊肿区分。胃肠道肿瘤方面，胃癌的十种血浆代谢物面板(含琥珀酸、尿苷、S-腺苷甲硫氨酸等)通过机器学习建模，在内外部验证中均优于传统胃镜联合活检；结直肠癌从腺瘤到癌变阶段呈现甘油三酯与磷脂重塑，粪便与血浆联合筛查可提前两年发现高危人群。肝癌研究则利用代谢综合征阳性队列，构建超越 AFP 的血清小分子面板；视黄醇与视黄醛的同步下降不仅可区分肝硬化与肿瘤，还与 Edmondson 分级及总体生存期显著相关。肺癌、神经母细胞瘤、甲状腺乳头状癌等亦分别建立了基于血浆或尿液的多分子诊断模型，为后续前瞻性筛查研究奠定基础。 除早期诊断外，代谢特征在预后评估与风险分层中的作用同样引人注目。膀胱癌尿液谱可区分肌层浸润与非浸润，且代谢物水平与无复发生存期呈显著负相关；血清组合(肌苷、AFMK、磷脂酰丝氨酸)对高级别肿瘤的判别 AUC 高于 0.95。卵巢癌中，血清蛋氨酸水平降低与晚期及低分化相关；三阴性乳腺癌的肌苷与尿苷升高预示调节性 T 细胞富集且对新辅助化疗反应不佳。结直肠癌组织脂质组学发现，特定甘油三酯与淋巴血管侵犯及无病生存期缩短显著相关；胃癌的 β-丙氨酸被证实是腹膜复发与总生存的独立预后因子，28 种代谢物构成的血浆面板在多变量 Cox 模型中风险比远超传统 TNM 分期。肝癌患者若伴随视黄醇通路持续抑制，其 Edmondson 分级更高、微血管侵犯比例增加且中位生存期缩短。血液恶性肿瘤方面，携带 IDH1/2 突变的急性髓系白血病患者血清 2-羟基戊二酸(2-HG)显著升高，持续高水平提示诱导化疗失败及更短的无事件生存期；NPM1 与黏连蛋白复合物突变亚群则呈现 NAD+ 与嘌呤代谢过度激活，提示可靶向联合用药。非小细胞肺癌的尿肌酸核苷与 N-乙酰神经氨酸水平升高与早期术后复发相关，而接受 PD-1 抑制剂联合化疗的晚期患者若血清 N-(3-吲哚乙酰)-L-丙氨酸下降幅度不足，其中位无进展生存期显著缩短。上述结果共同说明，代谢组学不仅能回答“是否是癌”，还可进一步预测“恶性程度如何”“会否早期复发”“对现有治疗是否敏感”，从而为精准分期与个性化干预提供决策依据。 在揭示标志物的同时，研究者也开始追溯代谢紊乱背后的驱动机制。癌基因信号通路如 PI3K/AKT/mTOR、MYC 与 HIF-1 通过上调糖酵解酶与葡萄糖转运体，促使细胞即使在有氧条件下仍优先采用糖酵解供能，即“Warburg 效应”。该过程伴随大量乳酸分泌，导致微环境酸化并抑制 NK 细胞与细胞毒性 T 细胞活性，同时诱导 M2 型肿瘤相关巨噬细胞极化，形成免疫抑制屏障。谷氨酰胺在 MYC 扩增或 KRAS 突变肿瘤中被大量摄取，经谷氨酰胺酶(GLS)催化进入三羧酸循环，为脂肪酸与核苷酸合成提供碳骨架；而其耗竭则造成 T 细胞功能蛋白表达受限，削弱抗肿瘤免疫。IDH1/2 突变产生的新形态酶将 α-酮戊二酸转化为 2-HG，后者竞争性抑制依赖 α-KG 的双加氧酶，导致 DNA 与组蛋白高甲基化，阻断细胞分化并促进干细胞表型。脂肪酸合成酶(FASN)与 ATP-柠檬酸裂解酶(ACLY)在 RAS 或 PI3K 激活的肿瘤中显著上调，支持膜生物合成与信号脂质生成；同时，肿瘤来源的脂质过氧化产物通过 CD36 进入 CD8+ T 细胞，诱导脂质过氧化与铁死亡，间接削弱免疫监视。由此可见，代谢重编程并非单纯伴随现象，而是遗传突变与环境选择共同作用的“功能性驱动事件”，这也为干预代谢环节提供了理论依据。 基于上述机制，针对代谢靶点的药物研发正快速推进。糖代谢领域，IDH 抑制剂 Ivosidenib 与 Enasidenib 已获 FDA 批准用于突变型急性髓系白血病及胆管癌；琥珀酸受体 SUCNR1 拮抗剂 NF56-EJ40 在 SDH 缺陷模型中显著抑制肿瘤转移；乳酸转运体 MCT1 抑制剂 AZD3965 处于 I 期临床，旨在阻断乳酸外排以逆转免疫抑制。氨基酸代谢方面，聚乙二醇化天冬酰胺酶(Oncaspar)通过耗竭血浆天冬酰胺治疗急性淋巴细胞白血病；谷氨酰胺酶抑制剂 Telaglenastat(CB-839)联合紫杉醇或 PARP 抑制剂在三阴性乳腺癌、肾透明细胞癌等瘤种中展现协同效应；精氨酸酶抑制剂 CB-1158 则可恢复 T 细胞功能，与免疫检查点抑制剂联用已进入早期临床。核苷酸代谢一直是化疗基石，羟基脲、吉西他滨通过抑制核糖核苷酸还原酶降低 dNTP 池，引发 DNA 损伤；新型腺苷通路拮抗剂如 CD73 单抗 AB680 与 A2AR 抑制剂 Ciforadenant 旨在逆转肿瘤微环境内高浓度腺苷的免疫抑制效应。脂质代谢靶点中，脂肪酸合成酶抑制剂 TVB-2640 联合贝伐珠单抗治疗复发性高级别胶质瘤的 II 期研究已完成，结果显示安全性良好且部分患者获得持久缓解；他汀类通过抑制 HMGCR 降低胞内胆固醇，增强抗原呈递并改善免疫治疗效果。微生物代谢干预则另辟蹊径，粪菌移植(FMT)在 PD-1 难治性黑色素瘤与结直肠癌中重新塑造胆汁酸与色氨酸代谢，可恢复 T 细胞活性并提高客观缓解率。上述药物或方案提示，靶向代谢已不再停留于细胞毒层面，而是与免疫、靶向、表观遗传治疗深度交织，形成多维协同网络。 图 2 癌细胞的代谢重编程。肿瘤细胞经历了深刻的代谢重布线，以支持不受控制的增殖、存活和适应环境压力。通过 GLUT 转运蛋白增加葡萄糖摄取，推动有氧糖酵解(Warburg 效应)，并产生用于生物合成途径的中间体，包括丝氨酸驱动的一碳代谢和核苷酸合成。通过 PI3K/AKT/mTOR 通路和转录因子如 MYC 和 HIF-1 的致癌信号增强了糖酵解通量，而 p53 的缺失解除了代谢检查点。通过 SLC1A5 摄取的谷氨酰胺为谷氨酰胺分解提供能量，补充三羧酸循环，并为脂质和核苷酸生物合成提供前体。IDH 酶的突变产生了致癌代谢物 2-羟基戊二酸。 联合治疗策略的兴起进一步拓宽了代谢药物的临床边界。化疗与代谢抑制剂的经典组合包括吉西他滨联合顺铂用于上尿路尿路上皮癌新辅助治疗，以及 Ivosidenib 联合阿扎胞苷治疗老年 IDH1 突变急性髓系白血病，均显著延长无进展生存。免疫治疗方面，MCT1 抑制剂 AZD3965 可在乳酸高表达肿瘤中增强 PD-L1 抗体药物偶联物的渗透与杀伤；FASN 抑制剂与 PD-L1 单抗协同可逆转肿瘤固有脂质信号对 CD8+ T 细胞的抑制，提高小鼠模型长期生存率；抗 PD-1、安罗替尼与培门冬酶“夹心”方案用于局部晚期 NK/T 细胞淋巴瘤，客观缓解率超过 80% 且毒性可控。靶向治疗联合代谢干预亦取得突破，CB-839 与 mTOR 抑制剂 Sapanisertib 序贯使用可克服肺鳞癌对单药 mTOR 抑制的代偿性谷氨酰胺依赖；辛伐他汀联合EGFR-TKI 吉非替尼在 KRAS 野生型非小细胞肺癌中延缓获得性耐药，提示代谢适应是靶向药物失效的重要原因。更值得关注的是，代谢调节还可增强细胞治疗效能：丁酸补充通过促进记忆 T 细胞形成与线粒体氧化磷酸化，显著提升 CD19 CAR-T 在小鼠 B 细胞淋巴瘤模型中的持续杀伤活性。可见，代谢干预已从“单兵作战”走向“多军种协同”，成为提升传统疗法疗效、克服耐药的重要突破口。 迈向精准医学时代，代谢特征亦被用于指导个体化用药。最具代表性的例子是 2-HG：通过磁共振波谱或 LC-MS 检测患者血清与尿液中 2-HG 水平，结合 IDH 突变状态，可精准筛选受益于 IDH 抑制剂的人群，避免盲目用药带来的毒性风险。肺癌脂质代谢评分(LMS)可预测抗 PD-1 疗效，高评分患者在接受脂质氧化抑制剂 MK-1775 预处理后，免疫治疗客观缓解率显著提升。乳腺癌多组学队列发现，富含多不饱和脂肪酸的基底样亚型对 GPX4 抑制与铁死亡诱导剂 Erastin、RSL3 高度敏感，而高 TMAO 水平的三阴性乳腺癌患者则对免疫检查点抑制剂反应更佳，提示可通过膳食或肠道微生态干预预先调节代谢状态。胰腺癌类器官模型依据葡萄糖或脂质利用优势被划分为“糖代谢型”与“脂代谢型”，前者高表达 GLUT1/ALDOB/G6PD 轴，对常规吉西他滨耐药，而联合 GLUT1 抑制剂可逆转耐药并延长小鼠生存。结直肠癌中，血浆雄酮硫酸盐与 DHEA 硫酸盐水平高的患者对 FOLFOX 方案敏感，提示术前代谢谱可用于化疗受益度评估。基于这些研究，未来临床研究设计有望纳入“代谢分层”环节，通过即时检测或可穿戴式传感器实时监测代谢波动，动态调整用药组合与剂量，实现“千人千方”的终极目标。 然而，代谢组学从实验室走向临床仍面临多重挑战。技术层面，样本采集缺乏统一标准：患者空腹时间、昼夜节律、抗凝剂种类、冻融次数均会显著改变代谢物浓度；不同实验室在提取溶剂、pH、温度及淬灭步骤上的差异导致数据不可比，限制了大规模多中心整合。仪器方面，NMR 灵敏度相对不足，高分辨质谱虽可检测上万种特征，但其中 70% 以上仍为未知物，缺乏标准品与二级谱图库导致注释率低下。生物信息学环节，批次效应与个体差异混杂，模型易出现过拟合；不同算法给出的特征排名差异巨大，缺乏统一评价框架。临床转化层面，代谢靶向药物常因“脱靶”毒性受阻：例如 MAT2A 抑制剂 AG-270 因抑制同源酶 MAT1 导致血小板减少与急性肝损伤，被迫终止开发；IDH 抑制剂 Enasidenib 亦因新发突变导致 2-HG 重新累积而出现获得性耐药。患者代谢背景受饮食、肠道菌群、合并症及遗传多态性影响，疗效差异巨大；若缺乏前瞻性分层，极易在 III 期研究中被整体阴性结果掩盖潜在受益人群。监管与支付体系尚未建立“代谢伴随诊断”标准，导致标志物与药物难以同步获批。此外，公众与临床医师对代谢组学认知不足，样本采集、冷链运输及数据解读成本偏高，也限制了基层医院的推广。 面对上述瓶颈，未来研究可从以下几个方向发力。首先，推动全流程标准化：由国际癌症代谢组学会牵头制定《肿瘤代谢样本采集与处理标准操作程序》，配套构建可用于室间质评的参考物质与数据格式，实现跨实验室互认。其次，发展高覆盖、高灵敏度新技术：如微流控—低温等离子体离子化、单细胞拉曼—深度学习耦合、活体磁共振超极化等，可在保持空间信息的同时将检测限推至阿米级，满足稀有细胞或微创活检需求。第三，构建多层次数据库：整合基因组、转录组、蛋白组、微生物组与代谢组，采用联邦学习与隐私计算技术，既保护患者隐私又实现跨机构共享；通过因果推断与动态贝叶斯网络，区分“驱动代谢物”与“乘客代谢物”，提高靶点选择成功率。第四，开发即时检测与可穿戴设备：基于酶电极、光学生物传感器或纳米孔技术的床旁分析仪，可在门诊实时监测乳酸、谷氨酰胺、2-HG 等关键分子，为剂量调整与毒性预警提供动态参数。第五，加强临床—基础深度协作：在多中心临床研究中预设代谢分层终点，采用适应性设计允许依据中期代谢数据调整入组标准；通过真实世界研究持续验证标志物的卫生经济学价值，争取纳入医保支付。最后，重视生活方式干预：大规模前瞻性队列已证实，规律运动可通过提高微生物单碳代谢与血浆甲酸水平，增强 CD8+ T 细胞功能并改善免疫治疗效果；膳食中限制蛋氨酸或精制糖、补充膳食纤维与ω-3 多不饱和脂肪酸，可在表观遗传层面逆转肿瘤前病变代谢信号。未来或可通过“数字疗法”手机应用，将个体微生物组与代谢检测数据实时反馈给患者，提供精准营养与运动处方，实现“未病先防、既病防变”的全程管理。 总而言之，代谢组学作为系统生物学的重要分支，正在癌症诊疗领域展现出前所未有的潜力：从高通量发现到空间定位，从单细胞解析到多组学整合，从机制阐释到药物开发，从联合用药到个性化干预，已形成一条相对完整的转化链条。大量临床研究证实，无论是尿液、血浆还是组织来源的小分子代谢物，均能以较高灵敏度与特异度实现早期诊断、风险分层与疗效监测；针对糖、氨基酸、核苷酸、脂质及微生物代谢的关键酶与转运体，已有一批药物进入市场或后期临床，并与化疗、免疫、靶向治疗形成协同。尽管标准化不足、脱靶毒性、获得性耐药与患者异质性仍是横亘在前的障碍，但随着跨学科合作加深、技术迭代加速以及监管路径逐渐清晰，代谢组学有望在未来五到十年内真正成为肿瘤精准诊疗的“常规武器”。我们期待，通过构建开放共享的数据生态、推动标准化伴随诊断落地、开发低成本即时检测工具，并结合生活方式干预与多组学智能决策，代谢组学将为全球癌症患者带来更早的发现、更准的用药与更长的生存，让“精准”不再只是实验室里的概念，而是每一位患者都能触及的现实。 参考文献.Cai M, Liu H, Shao C, Li T, Jin J, Liang Y, Wang J, Cao J, Yang B, He Q, Shao X, Ying M. Metabolomics and metabolites in cancer diagnosis and treatment. Mol Biomed. 2025 Nov 14;6(1):109. doi: 10.1186/s43556-025-00362-8. PMID: 41236698; PMCID: PMC12618785. - 本微信公众号内容仅供医疗专业人士参考 不代表对任何药物或者治疗的推荐 由于时间和水平有限，如有错漏敬请谅解， 不吝赐教 (以上内容借助KIMI+/DeepSeek翻译整理所成) 加入毕凯今选粉丝群获取更多更新文献资讯~