HLA-E x CD3

摘要：嵌合抗原受体（CAR）T细胞疗法的出现，为儿童和成人患者中复发/难治性血液系统恶性肿瘤的长期清除带来了前所未有的成果。然而，与CAR-T细胞相关的严重毒性，如细胞因子释放综合征和神经毒性，影响了治疗的实用性；并且对实体瘤的治疗效果仍然不够令人印象深刻。因此，出现了修改其他免疫细胞类型的工程策略，特别是自然杀伤（NK）细胞。由于CAR依赖性和CAR非依赖性（先天免疫介导的）抗肿瘤杀伤能力、主要组织相容性复合体非依赖性细胞毒性、降低异体反应风险以及缺乏主要CAR-T细胞毒性，CAR NK细胞构成了有前景的下一代CAR免疫细胞，并且也适用于“现成的”治疗。在这篇综述中，我们比较了CAR-T和CAR NK细胞疗法，特别关注免疫突触、工程策略和挑战。 引言 CAR T细胞疗法基于用重组抗原特异性CAR分子对T细胞进行工程改造，赋予CAR T细胞目标特异性细胞毒性，独立于T细胞抗原受体（TCR）。与传统的细胞毒性T细胞功能不同，后者受TCR复合物在T细胞上与目标细胞上的主要组织相容性复合体（MHC）分子的结合和识别的限制，CAR介导的CAR T细胞的细胞毒性是非MHC限制性的。CAR T细胞在患有复发/难治性血液系统恶性肿瘤的患者中实现了持久的缓解。然而，严重的毒性，如细胞因子释放综合征（CRS）和神经毒性，以及对实体瘤的有限疗效，促使人们改造具有细胞毒性潜力的替代免疫细胞，如NK细胞。尽管美国食品药品监督管理局（FDA）批准的所有CAR T细胞疗法都依赖于患者衍生的和工程改造的CAR T细胞的自体转移以避免移植物抗宿主病（GvHD），但FDA也批准了基因改造的同种异体CAR T细胞的临床试验。目前正在研究低免疫原性同种异体CAR T细胞的开发，以实现健康捐赠者的同种异体CAR T细胞的大规模工程和输血。在这篇综述中，我们比较了T细胞和NK细胞抗肿瘤细胞毒性的机制、CAR设计和工程策略，并讨论了解决CAR T细胞和CAR NK细胞疗法面临的挑战如何影响它们未来的应用，特别是针对实体瘤。 NK细胞是如何与T细胞一起抗击癌症的NK细胞是先天免疫细胞，作为第一线的防御者。与T细胞不同，NK细胞的抗肿瘤功能独立于MHC分子，并且不需要抗原启动。NK细胞表达一系列激活受体（aNKRs）和抑制受体（iNKRs）；取决于aNKR和iNKR信号之间的协调是倾向于NK细胞激活还是抑制，分别导致目标细胞的裂解或免疫自我耐受。当肿瘤细胞下调自身MHC I类分子，创造出“缺失自我”的状态，或者通过aNKRs识别肿瘤相关的压力配体时，NK细胞的脱颗粒和目标细胞裂解就会发生。NK细胞的细胞毒性也可以通过FasL与肿瘤细胞上的相应受体结合发生，通过抗体依赖性细胞毒性（ADCC）发生，涉及NK细胞上的CD16与抗体结合的目标细胞的结合，或者间接通过释放免疫原性细胞因子。免疫系统与实体瘤的战斗涉及一个复杂的先天和适应性免疫细胞网络。这些细胞在肿瘤内的丰度和它们的信号协调影响肿瘤进展或控制的命运。在新转化的实体瘤中，NK细胞可以检测到肿瘤细胞亚群上的压力配体。 CAR NK细胞相对于CAR T细胞的优势  CAR NK细胞相对于CAR T细胞具有几个优势，可以用来治疗实体瘤。例如，CAR NK细胞可以利用NK细胞的先天抗肿瘤能力，同时更倾向于目标特异性的杀伤。这使得CAR NK细胞能够杀死表达目标的癌细胞（CAR介导的杀伤）和缺乏目标的癌细胞。 (CAR独立/先天NK细胞毒性介导的)，这一优势对于治疗实体瘤尤为重要，对于治疗实体瘤来说尤其重要，因为这些肿瘤通常以抗原异质性和逃避免疫细胞毒性为特征。由于大多数NK细胞的细胞毒性能力在癌症患者中在肿瘤进展过程中以及在如手术等治疗性方案后会降低，大多数CAR NK细胞需要同种异体来源。迄今为止，对接受同种异体CAR NK细胞治疗的患者进行的临床研究记录显示，由于缺乏MHC I类限制，没有发生移植物抗宿主病(GvHD)。 尽管可逆，细胞因子释放综合征(CRS)是一种危及生命的状况，通常发生在接受CAR T细胞治疗的患者中，这是由于效应免疫细胞的过度激活和血清细胞因子水平的放大分泌，无论是由CAR T细胞还是CAR T细胞激活的巨噬细胞分泌的，包括干扰素γ(IFNγ)、肿瘤坏死因子、粒细胞-巨噬细胞集落刺激因子、巨噬细胞炎症蛋白-1(MIP-1)、单核细胞趋化蛋白-1(MCP-1，也称为CCL2)和白细胞介素-6 (IL-6)及IL-10。然而，在接受CAR NK细胞治疗的患者中，CRS的发生率非常低。虽然原因尚未完全理解，但在CAR NK细胞治疗后CRS病例的罕见可能部分归因于NK细胞激活后不同的细胞因子谱，包括干扰素γ、肿瘤坏死因子、粒细胞-巨噬细胞集落刺激因子和趋化因子CCL1、MCP-1、MIP-1α（也称为CCL3）、MIP-1β(CCL4)、CCL5和CXCL8，以及与CAR T细胞试验相比完成的CAR NK细胞临床研究的数量有限。 此外，从脐带血、干细胞分化、外周血或NK细胞系大量生产CAR NK细胞的前景对于未来的现成生产是有希望的。例如，在一项研究中，通过在70天内进行五轮刺激，从脐带血中获得的NK细胞扩增了大约1100万倍，从外周血中获得的NK细胞扩增了超过2500亿倍。在另一项研究中，使用辐照的自体外周血单核细胞、IL-2和抗CD3抗体的混合物，可以获得高达15000倍的高活性外周血衍生NK细胞扩增。 CAR与典型T细胞和NK细胞免疫突触的比较  CAR淋巴细胞与目标肿瘤细胞之间形成的免疫突触的类型和特征对CAR淋巴细胞抗肿瘤效果至关重要（图1）。CAR T细胞与肿瘤细胞的第一次接触涉及通过形成免疫突触，在T细胞上的CAR分子与肿瘤细胞上的目标抗原之间进行识别和稳定结合；然而，由CAR分子形成的免疫突触与典型TCR在许多方面都有所不同。一个经典的成熟的免疫突触由三个同心的超分子激活簇(SMACs)区域组成，这些对于TCR细胞毒性功能是必不可少的。在溶解性免疫突触中，中央SMAC由Lck激酶-TCR微簇组成，参与启动激活信号级联和释放溶解颗粒。外围SMAC控制LFA-1整合素与目标细胞表面的ICAM-1粘附分子的结合，被认为是稳定突触的，远端SMAC主要是一个含有如CD43和CD45等糖萼蛋白排斥因子的肌动蛋白环，这些因子保护T细胞，并由CD2的冠与目标细胞上的CD58结构域相互作用，从而实现额外的共刺激信号。然而，在某些情况下，单个受体的参与或膜微簇的形成就足以触发T细胞激活，无需成熟的突触形成。另一方面，CAR T细胞中的免疫突触不涉及成熟的突触形成，而是包括复杂的Lck微簇，对LFA-1的依赖性较小，并且缺乏粘附环。这种较不组织的突触使得CAR介导的参与更快，随后比TCR更快地释放信号级联，并且与更快的细胞毒性颗粒分泌和随后CAR从目标细胞上的脱离有关。 肿瘤激活的NK细胞释放XCL1、XCL2和CCL5趋化因子，吸引传统的1型树突状细胞（cDC1s），导致炎症活跃的微环境，通常被称为“热肿瘤”。新抗原呈递或肿瘤相关抗原（TAA）呈递的cDC1s在肿瘤引流淋巴结中启动CD8+ T细胞，使进一步的T细胞浸润和MHC I类介导的肿瘤细胞裂解成为可能。多克隆的CD4+和CD8+肿瘤浸润性淋巴细胞，包括一个能够通过MHC II类介导的肿瘤杀伤的细胞毒性CD4+ T细胞亚群，具有多样化的TCR库和不同的记忆分化和耗竭表型，响应于这种启动而浸润实体瘤。免疫逃逸可以通过肿瘤细胞分泌前列腺素E2来促进，它不仅阻断了CD8+的细胞毒性，还降低了NK细胞的存活率、活性以及趋化因子CCL5和XCL1的分泌，这削弱了NK细胞介导的cDC1s到肿瘤微环境（TME）的招募。肿瘤细胞内在的对干扰素-γ（IFNγ）的敏感性，由活化的TAA特异性CD8+ T细胞分泌，促进肿瘤细胞上PD-L1和其他免疫检查点配体的表达，通过与T细胞上的相应检查点受体（如PD-1）结合，使肿瘤细胞对T细胞细胞毒性产生抗性。在这种情况下，免疫检查点阻断（ICB）可以是一种有效的免疫疗法；然而，肿瘤也可以通过减少抗原呈递来逃避T细胞细胞毒性并获得对ICB的抗性，从而使肿瘤内的T细胞通过CXCL12-CXCR4介导的趋化作用进入邻近的淋巴结。由于iNKR与自身MHC I类复合物的结合有利于NK细胞的抑制，ICB耐药肿瘤细胞中MHC I类复合物的丢失通过限制iNKR的结合，重新使肿瘤内的NK细胞敏感，从而恢复NK细胞的细胞毒性。然而，并非所有肿瘤内的NK细胞都具有细胞毒性。一项研究发现，在三阴性乳腺癌患者中存在一个促进肿瘤发生的亚群Socs3hiCD11b−CD27−未成熟NK细胞，这与预后不良相关，并可能促进肿瘤进展和阻碍异种移植小鼠模型中ICB的效力。肿瘤相关巨噬细胞（TAMs）和髓源性抑制细胞被肿瘤细胞招募以创造一个缺氧和免疫抑制的TME。抗炎M2样巨噬细胞通过释放抑制性的转化生长因子-β（TGFβ）并推动NK细胞上CD85j抑制性受体的上调来抑制NK细胞的脱颗粒和功能。根据肿瘤类型、恶性阶段和TME的状态，TAMs可以通过向CD4+ T细胞交叉呈递新抗原来增强抗肿瘤功能，这些T细胞获得细胞毒性能力。TAMs也可以帮助肿瘤逃逸。最近的研究显示，TAMs是TME内主要的葡萄糖消耗者；通过细胞内在的持续糖酵解作用导致TME内乳酸积累，TAMs有利于调节性T（Treg）细胞的招募和CD8+ T细胞的驱逐。髓源性抑制细胞表达NK抑制性配体，分泌活性氧，有助于抑制性的腺苷和TGFβ的积累，并激活Treg细胞释放更多的TGFβ，这些协调作用对NK和T细胞功能有严重影响。TME中丰富的Treg细胞和表达PD-1的滤泡调节性T（TFR）分化细胞，具有强大的免疫抑制能力，可以减少肿瘤浸润性淋巴细胞的细胞毒性，并可能进一步抑制抗PD-1 ICB的效力。因此，持久的免疫抑制TME和克服肿瘤免疫逃逸机制对于成功的CAR T或CAR NK细胞疗法至关重要。 图1 | T细胞和NK细胞中的典型免疫突触与CAR免疫突触。辅助T细胞-APC相互作用代表了TCR和MHC之间典型的免疫突触。这种免疫突触由中心TCR-Lck复合体（中心SMAC）构成，但不包含溶解颗粒，周围是由外周LFA-1/ICAM-1组装（外周SMAC）和伴随CD45和CD2结合的远端肌动蛋白聚合环（远端SMAC）所环绕。CTL-肿瘤细胞溶解突触具有类似的SMAC簇，但也涉及MTOC极化后的中心SMAC内溶解颗粒释放。NK溶解免疫突触包括aNKR配体结合以及CD16介导的ADCC，抑制性NK细胞受体-自身MHC I类结合的丰度低或缺失，并由LFA-1/ICAM-1的外周组装所环绕。NK细胞在静息阶段含有溶解颗粒，并且只有在涉及MTOC极化的时空有序的信号级联发生后，才会经历“定向分泌”。CAR T细胞中的免疫突触包括卷曲的CAR-Lck微簇，对LFA-1的依赖性较小，并且缺乏粘附环。同样，CAR NK细胞的免疫突触涉及溶解颗粒释放和多个CAR-抗原聚集，但在突触裂隙处的肌动蛋白组织较少。PDZ CAR NK细胞-肿瘤细胞溶解突触与CAR NK细胞相比具有更好的突触组织，其特征是Scribble的积累以及浓缩的突触区域和激活的ZAP70与溶解颗粒的增强聚集。使用BioRender.com创建。 NK细胞的功能取决于aNKRs和iNKRs之间的信号平衡。抑制性受体，如人类杀手免疫球蛋白样受体（KIR）和小鼠Ly49，在维持自身MHC I类耐受对内源性健康细胞的同时，在促进NK细胞激活对抗低MHC I类表达细胞的过程中也起着关键作用，这一过程被称为“教育”。在NK细胞激活过程中，NK溶解免疫突触的形成始于含有SH2结构域的磷酸酪氨酸磷酸酶-1（SHP-1）形成小的中心簇，周围环绕着LFA-1，随后是细胞毒性颗粒在中心SMAC中的聚集，而LFA-1重新定位到外围，这一步骤使得NK细胞激活突触对低MHC I类表达目标的教育成为可能。有趣的是，在未受教育的自耐受小鼠Ly49A+ NK细胞（来自MHC I类敲除小鼠）与经过MHC I类分子H2Dd教育的自耐受Ly49A+ NK细胞（来自H2Dd转基因小鼠）中，SHP-1在NK细胞激活突触中的聚集模式不同，包括SHP-1在激活免疫突触中的积累程度以及SHP-1与F-肌动蛋白和SLP-76信号适配器的共定位。研究表明，激活突触中SHP-1的积累导致下游信号蛋白的去磷酸化，以维持“自我耐受”。一旦激活突触通过iNKRs接受“教育”，SHP-1就被排除在激活突触之外，从而解除抑制，激活下游信号，并提高NK细胞的响应性。 一般而言，免疫突触形成的多步骤过程对于许多免疫细胞相互作用都是成立的，包括辅助T细胞-抗原呈递细胞（APC）、细胞毒性T淋巴细胞（CTL）-肿瘤细胞，以及NK细胞-肿瘤细胞或NK细胞-健康细胞。对于溶解突触，它始于抗原识别和受体信号，并随后是效应器激活、微管组织中心（MTOC）极化和脱颗粒，并以从溶解目标细胞的解离结束，使免疫稳态和串行杀伤级联成为可能。然而，研究表明NK和CTL溶解突触之间存在一些动力学和机械转导差异。与T细胞不同，T细胞是在激活后诱导溶解颗粒，NK细胞在静息阶段就含有溶解颗粒，因此在激活和突触形成期间遵循精确的空间时间机制的溶解颗粒分泌，这一过程称为“定向分泌”。NK细胞也可以通过聚集iNKRs，例如与健康细胞上的自身决定因素结合的KIR，形成抑制性突触，形成超分子抑制簇，阻止SMAC形成并保护健康细胞不受溶解。NK细胞膜突出物有助于抑制性突触形成和细胞间蛋白转移。在一项研究中，从肝癌患者体内分离的肿瘤内NK细胞与肿瘤周围NK细胞或健康供者的外周NK细胞相比，膜突出物较少。肿瘤诱导的丝氨酸代谢改变降低了肿瘤内NK细胞膜中的鞘磷脂水平，导致膜突出物调节异常，损害了溶解突触形成和细胞毒性。阻断鞘磷脂代谢增加了解离自膜突出物的突触数量，并在体外以及在肝癌人源化小鼠模型中恢复了肿瘤内NK细胞的溶解活性。 由于CAR溶解突触需要比典型免疫突触更高的抗原识别阈值才能启动杀伤，并且更容易受到磷酸酶诱导的失活，科学家们假设通过靶向细胞极化并引发CAR免疫突触的更有序组装，可能会实现更好的CAR实体瘤细胞毒性。通过将细胞毒性和调节性T细胞分子（CRTAM）的突触后密度-95、discs large和紧密连接蛋白-1结合基序（PDZbms）插入到称为CAR PDZ NK的CD28z CAR的C末端，生成了突触调节的CAR NK细胞。与传统CAR NK细胞相比，这些发现表明体外增强了亲和力、抗原敏感性、细胞毒性、突触强度和CAR PDZ NK细胞极化，以及在实体瘤小鼠模型中延长了CAR PDZ NK细胞的存活和持久性。同样，当在T细胞中测试时，CAR PDZ构建物与传统CAR T细胞相比，在体外和异种移植小鼠模型中都有增强的效应功能。 CAR T细胞与CAR NK细胞工程 CAR设计的相似之处、差异和进展 与传统的T细胞受体（TCR）相比，CAR是一种合成受体，它赋予CAR T细胞以非MHC限制性机制的靶向特异性细胞毒性。第一代CAR由一个细胞外的单链可变片段（scFv）构成，通过一个铰链域和跨膜域连接到C末端的CD3ζ激活域，该激活域将非TCR外部-内部激活信号传递到T细胞。然而，第一代CAR T细胞的临床效果有限，可能是由于有限的植入和细胞毒性。为了提高CAR T细胞的细胞毒性、产生细胞因子和对目标刺激的增殖能力，后来对CAR分子进行了修改，包括插入一个（第二代）或两个（第三代）细胞内共刺激（ICS）域在CD3ζ上游（见图2a）。值得注意的是，CAR模块化域或链接结构的任何遗传改变都可能影响CAR T细胞的亲和力、效力和持久性。目前美国食品药品监督管理局（FDA）批准的六种靶向CD19或BCMA的CAR T细胞疗法已经在许多血液恶性肿瘤患者中实现了持久缓解。然而，为了创造下一代CAR T细胞以治疗实体瘤并增强CAR T细胞的细胞毒性、持久性、渗透性和安全性，已经实施了额外的工程策略。 CAR NK细胞采用了用于CAR T细胞工程的CAR骨架，但在跨膜和ICS域方面有更多的变化[7]（见图2a）。将scFv替换为aNKR的细胞外域，如NKG2D CAR T细胞和CAR NK细胞，可以增加对传统NK细胞靶标的效力。纳米抗体是单域骆驼抗体片段，由于更高的稳定性、改善的TME渗透性和更容易的遗传工程，比传统的单克隆抗体表现更好。对于CAR T细胞和CAR NK细胞，将CAR scFv域替换为纳米抗体在临床前对血液和实体瘤都显示出有效性。CAR NK细胞的一个主要特点是缺乏MHC依赖性细胞毒性，这使得来自健康捐赠者的异体NK细胞可以耐受MHC I类分子在供体和受体之间的差异。然而，从健康捐赠者异体CAR T细胞中遗传删除TCR以及MHC类-I相关和MHC类-II相关基因，以及在诱导的多能干细胞（iPS）细胞衍生的CAR T细胞中过表达HLA-E，允许生成通用CAR T细胞，这些细胞可以承受受体宿主免疫系统而不会诱发GvHD。尽管供体细胞中MHC类I的遗传删除提供了来自受体异体T细胞的保护，但它创造了一个“缺失自我”信号，使供体细胞暴露于受体NK细胞攻击。因此，规避受体NK细胞细胞毒性的策略包括额外过表达HLA-E、HLA-G或CD47，以生成低免疫原性CAR T或CAR NK细胞。 图2 | CAR设计和工程策略以克服实体瘤逃避CAR T和CAR NK细胞。a，典型TCR信号涉及Lck、CD3ζ和ZAP70的顺序激活，以及SLP76和LAT的磷酸化，它们与GADS和PLCγ形成信号复合体，导致T细胞激活。第一代CAR通过一个重组细胞外（Exc）域通过一个铰链和TM域连接到细胞内CD3ζ作为主要激活信号，以促进CAR细胞激活。在第二代和第三代CAR中，信号由一个或两个ICS域支持。LINK CAR T细胞使两个scFv CARs的门控激活成为可能，其信号取决于SLP-76与LAT作为ICS域的复合，仅当肿瘤细胞上呈现两种认知抗原并且与scFv CARs结合时。b，通过工程DN-TGFβ-RII单独或与IL-15受体激动剂（HCW9218）复合；DN-PD-1作为ICB；或者通过遗传删除T细胞或NK细胞中的负调节因子来阻断CAR细胞功能障碍。增强CAR T细胞细胞毒性的方法包括工程化TRUCK CARs，这些CARs使CAR诱导的细胞因子分泌，插入细胞因子受体作为额外的ICS，工程化组成型活性IL-7受体（C7R），或者通过过度表达orthoIL-2/orthoIL-2Rβ。增强CAR NK细胞细胞毒性的方法包括增加细胞因子载荷或使用K562/4-1BBL/膜结合IL-21（mbIL-21）或K562/膜结合IL-15（mb15）/4-1BBL饲养细胞，或补充IL-2、IL-15和/或IL-21的培养基，体外扩增CAR NK细胞。通过与IL-12、IL-15和IL-18的刺激，可以产生具有改善持久性和代谢适应性的类似记忆的CAR NK细胞。多靶向CAR设计的例子以克服抗原异质性和丧失包括IL-13/抗EphA2 Tan-CAR T细胞或一种多靶向CAR NK细胞，该细胞共表达肿瘤可切割的抗CD73 scFv连接到抗GD2 CAR以及NKG2D CAR。抗CD73 scFv与CD73的结合阻止了从腺苷酸（AMP）产生免疫抑制腺苷。通过过度表达趋化因子受体或肝素酶，可以增强CAR T细胞的渗透和持久性，肝素酶降解蛋白聚糖和其他细胞外基质（ECM）蛋白，与CAR一起。αFAP-scFv CAR T细胞靶向癌症相关成纤维细胞上的FAP，以减轻FAP诱导的ECM重塑。将scFv替换为FAP在CAR NK细胞上改善了ECM降解，并增加了NK细胞的渗出和渗透。癌症相关成纤维细胞（CAF）、成纤维细胞激活蛋白（FAP）、髓源性抑制细胞（MDSC）。使用BioRender.com创建。 成功实施CAR T和CAR NK细胞疗法的另一个主要挑战是，由于正常组织共享抗原识别，存在严重的肿瘤外毒性风险。为了缓解这个问题，已经开发了几种逻辑门控和开关受体CAR T细胞[1]。最新的是一种可逆的布尔逻辑AND门控细胞内网络(LINK) CAR，其中CD3ζ被替换为细胞内近端下游信号分子LAT和SLP-76，以产生CD19-28TM-LAT和HER2-8TM-SLP-76 CAR T细胞(图2a)。CD19+ HER2+ 目标细胞诱导的LINK CARs刺激在体外和体内效应功能改善以及限制肿瘤外靶向毒性方面，优于以前开发的逻辑门控平台。同样地，对于CAR NK细胞，SENTI-202是一种新型的“或门和非门逻辑门控”CAR NK细胞候选物，它被设计成通过一个或门激活CAR靶向急性髓系白血病(AML)相关靶标FLT3或CD33，同时通过一个非门EMCN靶向抑制性CAR，避免健康造血干细胞受到肿瘤外毒性的影响。这最终将增强AML白血病干细胞/母细胞肿瘤清除，同时减少对骨髓移植的需求。 针对血液肿瘤的CAR T和CAR NK细胞的临床试验已在其他地方讨论。这里我们关注以实体瘤为靶标的CAR T或CAR NK细胞的临床试验，从Clinicaltrials.gov截至2023年7月1日提取，胶质母细胞瘤、乳腺癌和卵巢癌是目标肿瘤列表中的首选。对于CAR T细胞，针对实体瘤的试验总数为340（23项已完成，23项正在进行/不招募，165项积极招募或邀请注册，67项状态未知，33项暂停/终止/撤回，29项尚未招募）。与此同时，已报告19项针对实体瘤的CAR NK细胞试验（9项积极招募，6项状态未知，4项尚未招募）。表1列出了所有CAR NK细胞试验和已完成的针对实体瘤的CAR T细胞试验。虽然来自CAR T细胞疗法的临床数据未能再现血液肿瘤的持久反应率，但CAR NK细胞的数据仍在等待中。对于CAR T和CAR NK细胞来说，肿瘤内归巢和在实体瘤环境中的持久性是尚待克服的主要障碍。缺乏关于CAR NK细胞在实体瘤中的归巢的临床数据；然而，从第一个CAR NK细胞试验中推断出的投入，该试验利用了携带人类IL-15的CD19 CAR NK细胞，证明了输注的CAR NK细胞在患者外周血中至少持续1年，尽管水平较低。在NK细胞中过表达DNAM-1和/或NKG2D是增强NK细胞肿瘤内渗透的提议策略之一，并已在体外对患者衍生的肉瘤标本显示出有效性。 增强CAR T和CAR NK细胞特别是对实体瘤的抗肿瘤细胞毒性是一个不断增长的研究领域。研究人员使用的策略包括工程化共刺激域，增强CAR修饰细胞的激活细胞内信号。尽管TCR是介导T细胞细胞毒性的唯一主要受体，但许多跨膜共刺激分子，如CD28、4-1BB、ICOS和OX-40，可以放大TCR下游的信号能力，以获得优越的细胞毒性效果。这些分子中的每一个都有利于不同的信号通路，一旦包含在CAR构建物的ICS域中，就会影响CAR T细胞的细胞毒性、增殖和持久性。与此同时，NK细胞有各种激活和抑制受体，它们招募不同的下游信号介导者，其信号线索的微调控制了NK细胞的激活与抑制作用。研究表明，使用NK特异性信号域，如2B4和DAP10或DAP12，作为ICS域，定制NK细胞的CAR工程，可以增加CAR NK细胞抗肿瘤功效和IFNγ分泌，与T细胞定制的CAR构建物相比（图2a）。 克服实体瘤逃逸是CAR基础细胞工程中另一个积极扩展的领域。克服CAR T和CAR NK细胞功能障碍的方法包括过表达TGFβ（DN-TGFβ-RII）或PD-1（DN-PD-1）的优势负性受体(DNRs)，或遗传删除包括PD-1和二酰甘油激酶在内的负面CAR细胞调节器。正交和/或膜结合细胞因子/细胞因子受体工程策略也已被用于增强CAR T或CAR NK细胞的抗肿瘤功能。通过CAR T或CAR NK细胞对TAAs进行多靶向和串联靶向可以提高对实体瘤及其相关抗原异质性或丢失的功效，与单一CAR相比。改善CAR T或CAR NK细胞通过基质屏障的运输和渗透的策略包括过表达趋化因子受体，生成FAP-scFv CAR T或过表达FAP的CAR NK细胞，或过表达肝素酶。图2b总结了已经研究的突出工程方法。 增强抗肿瘤效果的联合免疫疗法 癌症免疫疗法是一系列旨在动员并增强免疫细胞效应功能以消灭肿瘤的治疗方式。图3a描述了CAR T和CAR NK组合免疫疗法的主要模型。 重组单克隆抗体或作为替代品的纳米抗体可以用多种方式增强CAR T和CAR NK细胞的功能[57]。激活性单克隆抗体作为特定激活受体或共刺激分子（如CD28、4-1BB和SLAMF7）的激动剂，对T细胞或NK细胞的扩增和持久性很重要。肿瘤特异性单克隆抗体单独使用或与高亲和力CD16的过表达结合，通过抗体结合的肿瘤细胞的Fc部分的包被作用，将CAR表达细胞重定向至肿瘤细胞和/或增强ADCC功能。阻断性单克隆抗体（如ICB中使用的）通过阻断免疫检查点受体或配体（如TIM3、CTLA4和PD(L)-1）靶向免疫抑制性的TME。尽管FDA批准的ICB作为单一疗法为一些实体瘤患者提供了持久缓解，但在许多其他患者中失败是因为肿瘤特异性的一级和二级抵抗机制。NK抑制性受体阻断单克隆抗体通过模仿通常在抑制配体下调或丢失时发生的“缺失自我”信号，促进NK功能。其他阻断性单克隆抗体靶向炎症性细胞因子受体。例如，tocilizumab是一种FDA批准的阻断性单克隆抗体，靶向IL-6受体（IL-6R），用于管理CAR T细胞诱导的CRS。免疫结合剂，如BiTE和TriTE（对T细胞）以及BiKE、TriKE和TetraKE（对NK细胞），是双特异性或多特异性T细胞或NK细胞结合剂，结合了scFv、纳米抗体和/或其他分子如细胞因子，以促进CAR表达细胞有针对性地消灭肿瘤。 Lenalidomide是E3泛素连接酶途径的免疫调节剂，具有多种免疫效应。除了诱导肿瘤细胞周期停滞外，lenalidomide可以通过阻断血管生成和抑制Treg细胞来调节TME，以及介导恢复与淋巴瘤相关的免疫突触缺陷。与T细胞结合使用时，lenalidomide是一种共刺激剂，增强了抗CD133或抗HER2 CAR T细胞对实体瘤的细胞毒性和细胞因子分泌。在I期临床试验中，lenalidomide促进了NK细胞的扩增，与抗抑制性KIR疗法结合使用，增强了对多发性骨髓瘤的类固醇节约细胞毒性。 溶瘤病毒是一组经过工程改造的病毒，可以增强肿瘤免疫原性和树突状细胞诱导的NK细胞活性，以及实现转基因的肿瘤靶向传递。溶瘤病毒表达截断CD19（OV19t）和抗CD19 CAR T细胞的联合瘤内治疗导致实体肿瘤消退。同样，溶瘤病毒表达人类IL-15/IL-15受体α sushi结构域融合蛋白（IL-15–suIL-15Rα）复合物（OV-IL15C）和抗EGFR CAR NK细胞的组合，在胶质母细胞瘤小鼠模型中引发了协同抗肿瘤细胞毒性和CAR NK细胞的持久性，并改善了生存率。 对于所有这些组合疗法，正在进行血液和实体瘤的临床前和临床评估。虽然ICB与CAR T细胞结合使用的临床评估看起来很有前景，但它在CAR NK细胞毒性中的作用还有待商榷。基于纳米抗体的疗法可能很快会在针对实体瘤的免疫疗法时代占据主导地位，因为它们能够穿透密集的基质；然而，纳米抗体从循环中的快速清除需要额外的工程化。增强两种CAR基础疗法的细胞毒性和持久性的细胞因子装甲已被证明是有效的，还有更多灵活的机会有待探索。最终，由不同癌症免疫疗法介导的多模式机制在增强CAR基础疗法时，考虑到可能的肿瘤外毒性，对未来选择与CAR T和CAR NK细胞一起的最佳组合免疫疗法至关重要。 这些数据来源：https://clinicaltrials.gov。DLL3，类DLL3配体3；CLDN6，紧密连接蛋白6；ROBO1，漫游导向受体1；MUC，粘液蛋白；Meso，间皮素；CIR，嵌合免疫受体；GPC3，糖蛋白聚糖3；CEA，癌胚抗原；CD133，蛋白I；CLDN18.2，紧密连接蛋白18.2；GD2，二唾液酸神经节苷脂；HCC，肝细胞癌；PSMA，前列腺特异性膜抗原；TNBC，三阴性乳腺癌；Cytoxan，环磷酰胺；Fludarabine，抗代谢物；Pembrolizumab，针对PD-1的单克隆抗体；Ezabenlimab，针对PD-1的人源化单克隆抗体；Aldesleukin，重组人类IL-2；AP1903，一种通过交联FKBP结构域发挥作用的化学二聚体剂。NA，不适用。 影响实体瘤中细胞毒性和持久性的挑战 用于体外扩增的T细胞来源包括外周血和iPS细胞衍生群体，很少有文献报告使用脐带血扩增的T细胞，因为这些细胞在扩增后往往富含Treg细胞。尽管CAR T细胞治疗在对抗血液恶性肿瘤方面取得了显著成功，但在对抗实体瘤方面却表现不佳[1]。除了长期体外扩增后诱导的CAR T细胞产品耗竭，影响记忆表型、寿命和增殖能力外，阻止CAR T细胞成功治疗实体瘤的第一障碍是由癌症相关成纤维细胞形成的密集基质，这抑制了CAR T细胞渗透到肿瘤部位。绕过这一障碍的肿瘤内CAR T细胞在持续刺激目标抗原和/或免疫抑制性肿瘤和相关TME后可能会变得耗竭。肿瘤逃逸可能发生，因为肿瘤试图通过突变逃避有效的肿瘤内CAR T细胞毒性，导致抗原丢失或抗原异质性。肿瘤内CAR T细胞也可能因内在和外在因素的复合作用而被驱逐到淋巴结，导致增殖能力降低和持久性丧失。 与可以存活数月的T细胞不同，NK细胞的寿命很短，年轻成人的半衰期不到10天，这一限制因素强调了需要反复输注NK细胞产品以维持体内的有效性和持久性。此外，扩增的NK细胞对冷冻和解冻的敏感性影响了输注后的细胞毒性和存活率。在三维肿瘤模型中，解冻后迁移NK细胞的比例下降了六倍，对细胞毒性效果有严重影响，这可能部分解释了冷冻保存的CAR NK细胞在体内的持久性受损。目前正在研究优化冷冻保存方案，包括使用替代二甲基亚砜的替代品，二甲基亚砜是传统上用于冷冻细胞的保护剂，以保持CAR T和CAR NK细胞在解冻后的完整性、活性、功能和效力，并促进未来的现成生产和冷冻保存。 体外扩增NK细胞需要用细胞因子进行启动，以防止NK细胞耗竭和衰老。NK细胞可以从多种来源扩增用于临床测试，如外周血、脐带血、iPS细胞和不朽的NK细胞系，如NK-92细胞；每种来源都有特定的限制和优势。CAR NK细胞的产生反映了未经编辑的NK细胞的体外扩增方案，尽管后者需要额外的病毒或非病毒工程以表达CAR构建物。这些扩增方案依赖于持续的细胞因子刺激，有或没有饲养细胞的共激活。尽管扩增的CAR NK细胞在体外对目标细胞提供了显著的细胞毒性，但研究表明，它们对细胞因子和激活信号的依赖可能是输注到患者后功能失常和寿命缩短的原因，特别是当这些信号线索在TME内变得稀疏时。 NK细胞暴露于许多肿瘤诱导和TME介导的细胞因子和代谢物中，这可以减少NK细胞的持久性和功能。对患者的血液和实体瘤样本分析表明，肿瘤介导和TME介导的NK细胞功能障碍，以及细胞毒性、持久性和寿命受损，可以总结为五种主要机制：耗竭、抑制、无反应、可塑性和增殖缺陷。导致NK细胞耗竭的肿瘤相关因素包括肿瘤细胞持续激活NK细胞导致效应功能降低。肿瘤相关和TME相关释放的TG-β和其他抑制性代谢物诱导aNKR下调；溶解颗粒释放减少；细胞因子产生缺陷；以及iNKR过度表达。无反应可能是由于过度抑制性信号或在缺乏iNKR许可的情况下持续刺激aNKR所致。由于NK细胞属于第1组先天淋巴细胞（ILC1），肿瘤相关因素诱导的ILC1和ILC3亚类之间的可塑性可能允许将传统的细胞毒性NK细胞转换为细胞毒性较低的或ILC1样表型，具有促肿瘤潜力。NK细胞功能障碍还伴随着增殖能力受损和NK细胞浸润数量减少。 图3 | CAR T和CAR NK组合免疫疗法及CAR细胞工程方法。a，抗CD3和抗CD3/抗CD28激活单克隆抗体偶联珠增强CAR T细胞扩增。CAR NK细胞激活单克隆抗体(mAbs)和纳米抗体(Nbs)的靶标包括共刺激分子和aNKR，单独或与高亲和力CD16(ha-CD16)的过表达结合。阻断单克隆抗体和纳米抗体针对免疫检查点受体或配体(ICB)、iNKR或IL-6受体(IL-6R)。FDA批准的阻断单克隆抗体的例子包括托珠单抗、阿特珠单抗、尼伏单抗和伊匹单抗。来普尼增强了CAR T细胞的细胞毒性和增殖，并且通过在多发性骨髓瘤(MM)细胞上增加aNKR配体的表达，与KIR阻断单克隆抗体(IPH2101)联合使用时增强了CAR NK细胞的细胞毒性。OV19t溶瘤病毒通过实体瘤细胞诱导截短型CD19(CD19t)的表达，使其易于受到抗CD19 CAR T细胞的细胞毒性，而OV-15C诱导肿瘤细胞表达和分泌人类IL-15/IL-15受体α寿司结构域融合蛋白(IL-15–suIL-15Rα)，这提高了抗EGFR CAR NK细胞的抗肿瘤效果。免疫结合剂的例子包括BiHC(抗HER2-Nb/抗CD3-scFv BiTE)或布利纳图单抗(抗CD19-scFv/抗CD3-scFv BiTE)用于CAR T细胞，以及抗EGFR-Nb/抗CD16-Nb BiKE或抗CD16-Nb/重组IL-15/抗CLEC12A-Nb TriKE，后者结合了ADCC和TAA特异性杀伤CAR NK细胞。b，病毒CAR转导导致CAR在T细胞或NK细胞内的整合。c，非病毒CAR工程策略的例子包括通过电穿孔或脂质纳米颗粒传递的mRNA，DNA纳米载体平台和转座子以及CRISPR-Cas9和碱基编辑作为基因编辑工具。正在开发中的先进策略包括使用生物材料进行体内CAR传递和扩增，以及通过顺序磁声激活将抗CD3/抗CD28珠与CAR T细胞结合创建的CAR T细胞基活体微型机器人(M-CAR T细胞)的靶向传递和扩增。使用BioRender.com创建。 当前CAR T和CAR NK细胞高效开发的工程策略包括通过额外的遗传操作或组合疗法来增强这些细胞，以解决T和NK细胞功能障碍和持久性问题。 增强CAR-T和CAR NK细胞的传递技术  传统的CAR T细胞生成涉及病毒载体传递CAR构建体，以实现高转导效率和CAR的稳定表达。最广泛使用的载体是慢病毒、逆转录病毒或腺相关病毒载体。与T细胞相比，NK细胞更难进行工程改造，这是由于其固有的抗病毒能力、对凋亡的高敏感性和有限的扩增潜力。由于慢病毒包膜直接影响原代NK细胞的转导效率，因此可以使用泡状口炎病毒G（VSV-G）、长臂猿白血病病毒包膜（GALV）、猫科内源性逆转录病毒包膜蛋白（RD114-TR）或狒狒包膜（BaEV）对慢病毒进行伪型化，后者显示出与逆转录病毒相当的转导效率。然而，增加的免疫原性、可能的插入突变、有限的插入大小、高昂的GMP级病毒生产成本和相关的监管复杂性是主要缺点，这些缺点激发了探索成本效益的非病毒传递途径。非病毒转座子平台Sleeping Beauty和PiggyBac能够更安全地整合CAR构建体，但效率低于病毒系统。通过电穿孔或脂质纳米颗粒传递的非病毒mRNA基CAR构建体产生高但短暂的CAR表达效率。科学家们还开发了一种简单、多功能、经济实惠、非病毒、非整合的DNA纳米载体平台，能够在体外和体内实现T细胞的非染色体CAR表达，且没有免疫原性或遗传毒性。其他的非病毒基因编辑平台包括CRISPR-Cas9，它能够实现CAR和其他有利基因的位点定向整合或免疫细胞负调节因子、TCR或MHC相关基因的删除。在一项研究中，通过结合T细胞相关基因的基础编辑和CAR-慢病毒转导，产生了抗兄弟细胞毒性的双重CAR T细胞。最后，生物材料传递车辆允许定向转移编辑或未编辑的免疫细胞，有病毒或非病毒编辑的选项，在体内，而无需事先的体外扩增，而基于CAR T细胞的活体微型机器人能够通过磁声激活实现CAR T细胞的靶向传递和激活。 结论  过去十年在CAR基础免疫疗法的工程方面取得了革命性的成功，已有六种FDA批准的CAR T细胞疗法使一些儿童和成人患者的血液恶性肿瘤实现了长达十年的缓解。然而，血液恶性肿瘤患者在接受CAR T细胞输注后的复发率是可变的，而且尚未实现对实体瘤有显著数量的完全缓解。CAR T和CAR NK细胞的耗竭、低反应性和被宿主免疫系统排斥被认为是许多患者肿瘤抵抗和复发的主要因素。因此，要实现CAR基础免疫细胞功能的最优化，需要解决这些细胞疗法面临的多重挑战，同时优化临床给药环境，并利用组合免疫治疗模式。 尽管一些CAR NK和CAR T细胞基础的临床前研究展示了对实体瘤的有效细胞毒性，但CAR NK细胞的临床数据很少，而CAR T细胞在临床上尚未成功。未来的治疗方案应该操纵工程策略和组合疗法，以解决阻碍CAR T和CAR NK细胞对实体瘤效果的挑战。这些挑战包括克服肿瘤诱导的抗原异质性或丧失；促进长期肿瘤内抗原遭遇，以实现有效的肿瘤细胞毒性；在肿瘤内维持更好的CAR表达细胞的持久性和保留；耐受缺氧和免疫抑制的TME；以及维持类似记忆的CAR细胞库，以实现更持久、更具肿瘤特异性的细胞毒性。与溶解性突触形成和稳定性相关的额外挑战，如免疫细胞-目标识别、结合动力学和效力，应该得到解决。应该继续研究消除受体中超活性或有毒CAR细胞的方法，包括逻辑门控和开关式CAR设计以及其他新方法，直到实现最佳平台。最终，成功开发针对实体瘤的高效CAR疗法可能需要一个全面的组合方法，而不是单独针对个别障碍。 未来需要从MHC不匹配的健康捐赠者那里生产“现成的”通用CAR T细胞产品，以促进在疾病关键阶段向患者、弱势社区或缺乏CAR T细胞开发设施的医疗机构提供已经FDA批准的产品。基于MHC非限制性细胞毒性、降低的肿瘤外靶向毒性和“现成的”生产便利性，我们预计未来十年将带来更多的研究结果，帮助优化NK细胞扩增工作流程；减轻NK细胞耗竭，改善解冻后恢复，并增强移植后的细胞毒性和持久性。然而，由于同种异体CAR NK细胞可能促进免疫原性并在后期被宿主免疫细胞排斥，因此需要进行额外的遗传操作，类似于应用于通用CAR T细胞的操作。也应该采用创造最佳无饲养层扩增的新型策略，以实现CAR NK细胞的大规模生产，并绕开监管和一致性问题。 关于CAR T或CAR NK细胞抗肿瘤效果的大多数临床可用数据都是从分析晚期癌症的重度预处理患者中推断出来的，同时缺乏作为早期肿瘤进展阶段的一线疗法的有效性证据。因此，进一步研究CAR基础疗法的最佳时间、剂量、途径和频率，将更好地指导临床决策，并扩大治疗适用患者的范围。CAR基础细胞疗法的另一个主要缺点是治疗成本的显著提高，包括对伴随副作用的症状管理。未来有助于降低成本的步骤包括优化“现成的”生产和冻存“通用”工程CAR产品，减轻肿瘤外靶向毒性，缩短体外扩增工作流程，优化非病毒CAR递送以及微调体内动力学和个别CAR设计的效力。 识别微信二维码，添加生物制品圈小编，符合条件者即可加入 生物制品微信群！ 请注明：姓名+研究方向！ 版 权 声 明 本公众号所有转载文章系出于传递更多信息之目的，且明确注明来源和作者，不希望被转载的媒体或个人可与我们联系(cbplib@163.com)，我们将立即进行删除处理。所有文章仅代表作者观点，不代表本站立场。

点击上方的 行舟Drug ▲ 添加关注癌症是一种高度复杂的疾病，其特点不仅在于恶性细胞的过度生长，还包括免疫反应的改变。在肿瘤的发生和发展中，免疫系统的抑制和重新编程起着关键作用。免疫治疗的目的是重新激活抗肿瘤免疫细胞，克服肿瘤的免疫逃逸机制。有证据表明，多种免疫治疗方法的结合可能是提高治疗效果的途径之一。然而，肿瘤免疫治疗的总体临床反应率仍有待提高，这需要开发新的治疗方法和生物标志物。从过去临床和基础研究的成功和失败中学习，对于未来研究的合理设计至关重要。今天分享一篇发表在Signal Transduction and Targeted Therapy（IF=38.104）的综述文章。这篇综述描述了免疫系统对抗癌症的机制，并讨论了可以促进抗肿瘤免疫反应的治疗靶点和细胞类型。目 录一.  研究背景二．T细胞上的免疫抑制分子（ICs）三．T细胞上的免疫刺激分子（ICs）四．NK细胞上的免疫刺激分子（ICs）五．细胞免疫治疗六．来自ICB和CAR-T细胞的免疫治疗生物标志物七．其他类型的免疫疗法八．靶向抑制性的肿瘤微环境九．结论和展望-01-研究背景肿瘤免疫治疗的历史可以追溯到1974年，当时白细胞介素-2（IL-2）被发现在T细胞分化和生长中发挥关键作用。T细胞的激活是抗病毒和抗肿瘤适应性免疫中的关键事件，主要通过双信号途径完成。第一个信号是抗原特异性信号，包括T细胞受体（TCR）与抗原肽-主要组织细胞复合体（MHC）的特异性结合。第二个信号是由T细胞与抗原提呈细胞（APC）表面的刺激分子（CMs）的交流介导的。1986年，科学家发现了CD28，这是一个在活化T细胞上表达的分子，对T细胞的激活至关重要。随后，CTLA-4被发现，与CD28结构相似，被认为是一种潜在的T细胞抑制分子。1994年底，Allison团队发现了阻断CTLA-4可以增加T细胞的抗肿瘤活性和抑制肿瘤生长的突破性发现。这证明了抑制负性免疫调节剂可以抑制肿瘤发展，这种方法后来被称为免疫检查点阻断（ICB）。2011年，第一个针对CTLA-4的抗体ipilimumab被批准用于黑色素瘤治疗，成为第一个免疫检查点（IC）抑制剂。20多年前，京都大学Tasuku Honjo的研究小组发现了PD-1。PD-1基因敲除导致小鼠出现自身免疫性疾病和异常激活的免疫细胞，表明其具有免疫抑制作用。2000年，B7-H1被确定为PD-1的配体，也被称为PD-L1。这些发现表明，PD-1是另一种IC。总的来说，针对CTLA-4和PD-1的抗体以及CAR-T细胞疗法代表了有希望的方法，在这些方法中，免疫系统的某些成分可以被操纵，以扭转抑制并针对肿瘤。然而，并非所有患者对这些疗法都有反应，这表明肿瘤引起的免疫改变具有复杂性。Robert Schreiber博士提出了“癌症免疫编辑”的概念，描述了恶性细胞如何对最初的免疫识别做出反应，随后发展出逃逸机制，甚至“重塑”免疫系统，成为致癌物质。这样的免疫编辑过程几乎在体内或全身免疫细胞存在时都会发生，从而形成高度抑制的肿瘤微环境（TME）。因此，寻找激活抗肿瘤T细胞反应和针对抑制性TME的协同方法一直是肿瘤免疫治疗的主要研究重点。图1. 癌症免疫疗法发展的历史性里程碑-02-T细胞上的免疫抑制分子（ICs）ICs是一类免疫抑制分子，它们在免疫细胞上表达，并能够抑制免疫细胞的激活，因此在预防自身免疫中发挥关键作用（见图2）。然而，ICs的过度表达会抑制免疫功能，促进肿瘤的发生。因此，ICB疗法通过阻断ICs并增强抗肿瘤T细胞的活性来抑制肿瘤生长。ICB的发展始于针对PD-1/PD-L1和CTLA-4/B7-1/2这两个IC通路的靶向阻断，对它们的阻断已经取得了显著的临床进展。迄今为止，已经发现了T细胞上其他几个通过不同机制介导抑制性信号的IC分子，并有可能将它们作为癌症免疫治疗的靶点加以利用。图2. 免疫检查点抑制剂及其受体列表1. PD-1研究表明PD-1在调节自身免疫反应中具有重要作用，因为它能够抑制T淋巴细胞的功能。在多种类型的肿瘤中，PD-L1（最初被标识为B7-H1）的高表达使其能够与PD-1结合，从而促进肿瘤的免疫逃逸。因此，通过抑制PD-1可以重新激活T细胞的功能。需要注意的是，PD-1不仅在T细胞上表达，而且在NK细胞、B淋巴细胞、巨噬细胞和树突状细胞（DC）上也有表达。这表明PD-1可能在重塑肿瘤免疫微环境甚至全身性抗肿瘤免疫中发挥着非常有效的作用。PD-1抑制剂能够特异性地结合PD-1，减弱对T淋巴细胞的免疫抑制调节，使得T淋巴细胞能够参与肿瘤细胞的杀伤。（图3）图3. PD-1抗体工作机制示意图2. CTLA-4CTLA-4，也称为CD152，是一种跨膜蛋白，在活化的CD4+和CD8+T细胞中表达。CTLA-4通过与CD80/CD86结合来抑制T细胞的激活信号，从而防止自身免疫性疾病的发生。阻断CTLA-4可以直接作用于效应性T细胞的抑制信号，减少调节性T细胞（Tregs）的抑制作用，从而有效提高T细胞的抗肿瘤效应。尽管CTLA-4和PD-1都是代表性的免疫检查点分子，但它们以不同的方式调节T细胞功能（见图4）。CTLA-4的抑制信号消极地调节T细胞的启动阶段，而PD-1主要介导已经启动的T细胞的抑制和增殖。在肿瘤治疗方面，研究发现针对PD-1的免疫检查点阻断通常会导致现有抗肿瘤T细胞的扩增和招募，而抗CTLA-4治疗则可能产生新的T细胞克隆。这些结果表明，CTLA-4和PD-1可以同时作为治疗靶点，发挥协同的抗肿瘤作用。图4. CTLA-4和PD-1的图解3. Tim-3T细胞免疫球蛋白域和粘蛋白域-3（Tim-3，CD366）是一种T细胞表面抑制性分子，主要表达在CD4+T辅助细胞1（Th1）和CD8+CTL细胞，以及具有强化抑制功能的Treg细胞亚群上。后来发现，Tim-3，也被称为HAVCR2，也表达在一些先天性免疫细胞上，包括树突状细胞、NK细胞、单核细胞和巨噬细胞。4. LAG-3在抗原刺激下，淋巴细胞诱导分子-3（LAG-3）可以在CD4+和CD8+T细胞上被诱导。长期感染病毒、细菌和寄生虫导致持续暴露于抗原，从而导致LAG-3的高水平和持续表达，随后细胞因子释放、细胞溶解活性和增殖潜力减少。在一些小鼠肿瘤模型中观察到LAG-3和PD-1在瘤内T细胞上的共同表达，当结合这两种分子的阻断抗体时，观察到对肿瘤生长的协同抑制作用。因此，LAG-3成为癌症免疫治疗中最关键的新靶点之一。Relatlimab是第一个进入临床的LAG-3抑制剂，它能够阻断LAG-3与MHC II的相互作用。纤维蛋白原样蛋白1（FGL1）是LAG-3的配体。研究发现，它与LAG-3结合形成一个新的PD-1/PD-L1独立的免疫检查点途径，导致T细胞衰竭、功能障碍，以及肿瘤细胞逃避免疫监视。在抗PD-L1的基础上阻断FGL1可能成为临床实践中的另一种新型ICB策略，尤其是在非小细胞肺癌（NSCLC）的靶向治疗方面。5. NR2F6核受体亚家族2群F成员6（NR2F6）最近被报道为细胞内免疫检查点分子，是淋巴细胞固有的核受体。作为转录因子，NR2F6调节与肿瘤抗原特异性T细胞反应相关的细胞的激活、募集、增殖和内稳态。在非小细胞肺癌组织的肿瘤浸润淋巴细胞（TILs）中检测到NR2F6的高表达，NR2F6表达上调与细胞因子（IL-2、TNF-α和IFN-γ）的产生受损相关，提示TILs上的NR2F6有助于肿瘤免疫抑制。此外，NR2F6的破坏导致肿瘤抑制，并增强PD-L1阻断剂在肿瘤治疗中的作用，提示NR2F6抑制剂可能成为一种新的免疫疗法，可以克服对现有ICB治疗的耐药性。6. TIGITT细胞免疫球蛋白和ITIM域蛋白（TIGIT）是一种I型跨膜蛋白，属于免疫球蛋白超家族（IgSF）。TIGIT在T细胞、调节性T细胞、记忆性T细胞和NK细胞上表达。通过与表达在抗原呈递细胞（APC）上的配体CD155和CD112相互作用，TIGIT介导对NK细胞和T细胞激活的抑制作用。在人类肿瘤中，发现TIGIT与多个免疫检查点分子共表达，包括PD-1、TIM-3和LAG-3。TIGIT、TIM-3和PD-1的共同表达与患者的生存率低有关。同时阻断TIGIT和PD-1信号通路可以增加肿瘤特异性CD8+T细胞中IFN-γ和TNF-α的表达，支持抗TIGIT治疗的发展。7. VISTAV-集免疫调节受体（VISTA），也被称为PD-1H或DD1α，是近年来发现的一种免疫调节蛋白。它主要表达于淋巴器官和骨髓细胞，其结构与PD-L1相似。研究表明，表达VISTA的抗原呈递细胞（APC）对CD4 +和CD8 + T细胞有抑制作用；当这种分子被阻断时，由T细胞介导的免疫功能得到了挽救，说明VISTA是一种抑制T细胞反应的免疫检查点（IC）分子。在T细胞中，VISTA和PD-1的抑制作用是相互独立的，在肿瘤小鼠模型中的研究也验证了同时应用抗PD-1和抗VISTA抗体可以抑制肿瘤生长，延长生存期。8. BTLAB和T淋巴细胞衰减剂（BTLA）属于免疫球蛋白超家族。它在T细胞、静止的B细胞、巨噬细胞、树突状细胞和NK细胞上表达，其结构和功能与PD-1和CTLA-4相似。BTLA的配体是疱疹病毒进入介质（HVEM）。当BTLA与HVEM结合时，它产生抑制性信号并抑制T细胞的激活。抗BTLA治疗可促进T细胞增殖，BTLA基因敲除的小鼠显示出更高的免疫活性。-03-T细胞上的免疫刺激分子（ICs）1. OX40OX40，也被称为CD134，是肿瘤坏死因子受体（TNFR）超家族的成员，在T细胞激活后24-72小时表达。它的配体OX40L，也被称为CD252，主要表达在活化的APC表面。OX40和OX40L的相互作用可以启动T细胞激活信号，促进细胞周期蛋白A、Bcl-2抗凋亡分子、细胞因子以及细胞因子受体的表达。在小鼠模型中，刺激OX40的特异性抗体可以减少Tregs的数量，从而保持效应T细胞的功能，并表现出高抗肿瘤活性。目前已有许多针对OX40-OX40L途径的临床研究，包括对激发OX40的特异性抗体的单药应用或与化疗、放疗、手术、小分子靶向治疗、细胞因子或其他免疫检查点阻断药物的组合治疗。2. ICOS诱导共刺激分子（ICOS），又称CD278，是免疫球蛋白超家族的一员。ICOS在活化的T细胞表面表达，调节T细胞增殖和功能。ICOS的激活依赖于其配体ICOS-L，主要在B细胞和抗原呈递细胞（APCs）中表达。ICOS已被证明是免疫检查点阻断疗效的一个重要标志。在治疗恶性黑色素瘤时，发现ICOS+CD4+T细胞的丰度与较好的治疗效果相关。在小鼠模型中，单独使用ICOS激动剂很难引起足够的抗黑色素瘤反应；但ICOS激动剂与抗CLTA-4药物存在协同效应；此外，ICOS敲除小鼠对抗CLTA-4治疗的反应较差。3. 4-1BB4-1BB，也称为CD137，是TNFR家族的一员。对于调节性T细胞上4-1BB的作用存在一些复杂性，研究结果有时相互矛盾。但重要的是，4-1BB基因敲除小鼠会出现自身免疫性疾病的症状，这表明其在免疫平衡中发挥着重要作用，并且有可能成为靶向治疗的对象，以引发肿瘤特异性免疫识别。4. CD27与TNFR家族的其他成员不同，CD27只在淋巧细胞表面表达，包括新生和活化的CD4+和CD8+T细胞。当CD27与其配体CD70相互作用时，它能够诱导效应性和记忆性T细胞的增殖和分化，并增强B细胞和NK细胞的激活。小鼠模型的研究表明，通过诱导CD27信号通路可以抑制肿瘤的生长，显示了CD27/CD70信号通路在抗肿瘤免疫中的重要作用。Varlilumab是一种针对CD27的人源化单克隆抗体，可促进细胞因子的产生和T细胞的激活。在I期临床研究中，Varlilumab在晚期实体瘤患者中的耐受性良好，并显示出初步的安全性结果。除了单药治疗外，Varlilumab还可以与抗PD-L1抗体联合使用。-04-NK细胞上的免疫刺激分子（ICs）在人体内，NK细胞主要以CD3- CD56+淋巴细胞群为特征，而CD16+ CD56dim亚型主要存在于血液中。NK细胞作为自然免疫系统的重要组成部分，在清除衰老细胞和致病微生物方面发挥着重要作用。与T细胞不同，NK细胞不需要通过特定的受体识别靶细胞；它们通过种系基因表达的受体来识别细胞。NK细胞的负调控因子包括KIR（免疫球蛋白样受体）、CD94-NKG2和MHC-I。在肿瘤免疫学的背景下，肿瘤细胞通过下调MHC的表达来逃避获得性免疫，从而更容易受到NK细胞的细胞毒性作用。此外，在抗体治疗中，NK细胞在介导抗体诱导的细胞毒性（ADCC）中发挥着重要作用。NK细胞还可以通过分泌细胞因子或招募树突状细胞、巨噬细胞和T细胞等免疫细胞参与清除肿瘤细胞的过程，直接发挥抗肿瘤作用，使其成为癌症免疫治疗的诱人靶点。1. KIR杀伤细胞免疫球蛋白样受体（KIR）家族是一类高度多态性的分子，主要表达在一些NK细胞和T细胞的表面，可分为多个亚型。其中，KIR2DL1-3和KIR3DL1通过结合MHC分子（HLA-C/HLA-B）发挥抑制作用。由于基因多态性高的特点，多个KIR基因及其配体的结合可引起多种疾病，包括自身免疫性疾病。特别是部分KIR基因与特异性配体的结合，可增加癌症的风险。在小鼠模型中，针对活化的NK细胞表面受体KIR2DS2的治疗显示出比针对传统共刺激分子更明显的抗肿瘤活性。2. NKG2ANK细胞凝集素样受体亚家族C成员1 (NKG2A)是NKG2家族的“抑制性”成员，主要在CD56 hi NK细胞、NKT细胞和CD8+αβ T细胞亚群中表达。它与CD94形成异二聚体受体，并与其配体结合，非经典的MHC I分子HLA-E，在大多数正常组织中表达。NKG2A/CD94与HLA-E的相互作用可抑制NK细胞和T细胞的激活，表明其作为免疫检查点分子的靶向性。Monalizumab (IPH2201)是一种NKG2A单克隆抗体，可阻断NKG2A与HLA-E之间的相互作用。已经在白血病小鼠模型中显示了其治疗效果。3. CD96CD96是免疫球蛋白超家族的一员，在NK细胞表面表达，并能够识别其配体CD155。研究表明，在肿瘤浸润的NK细胞中，CD96的表达水平高于周围组织中的NK细胞。特别是在肝细胞癌样本中，高水平的NK细胞CD96表达与较差的预后相关。-05-细胞免疫治疗具有细胞毒性潜能的免疫细胞，包括T细胞、NK细胞和巨噬细胞，能够识别并清除感染或受损的细胞。T细胞的细胞毒性作用不同于其他细胞，因为它具有抗原特异性。细胞免疫疗法，也称为过继细胞移植（adoptive cell transfer，ACT），利用这些类型的免疫细胞的杀伤能力来治疗癌症。在此，作者讨论已经取得重大研究和临床进展的四种主要ACT类型：CAR-T细胞治疗、TIL治疗、工程TCR治疗和NK细胞治疗。1. TIL 治疗TILs是可以从肿瘤组织中识别和纯化的异质性淋巴细胞，它们的丰富程度已被发现与较好的预后相关。TILs是第一批被用于ACT的细胞之一。这些细胞可以从肿瘤中分离出来，在实验室环境中进行体外扩增，并大量重新注射到癌症患者体内以消除肿瘤细胞。TIL疗法已经在临床研究中进行了严格的测试，作者总结了TIL疗法针对不同类型肿瘤的最新进展，包括黑素瘤、肺癌、宫颈癌、转移性乳腺癌、骨肉瘤和卵巢癌。2. 工程TCR治疗 TCRs是T细胞表面的特异性受体，通过识别和结合MHC呈递的抗原来激活T细胞的分裂和分化。然而，并非所有患者都拥有可以识别肿瘤的T细胞。因此，TCR-T疗法从患者身上提取T细胞，并将这些细胞扩大，使患者拥有能够识别特定癌症抗原的新的TCR。工程TCRs的设计高度依赖于特异性肿瘤抗原的识别。一些抗原，如NY-ESO-1，在肿瘤组织中广泛表达，可用于开发TCRs治疗不同类型的肿瘤。然而，TCR可以以患者特异性的方式进行识别和合成。TIL治疗利用了瘤内淋巴细胞与全身淋巴细胞之间的差异，对患者肿瘤中特定突变的识别指导了TCRs的生成和应用，从而有效地靶向这些突变。然后，这些TCRs可以被分离、克隆并在T细胞上表达，然后这些工程T细胞在体外扩增并重新注入患者体内。这是一种高度个性化的治疗方法，增强了治疗的特异性。TCR疗法在黑色素瘤的治疗上取得了突破性进展，在肝癌、乳腺癌和卵巢癌的治疗上也取得了一定成效。然而，肿瘤细胞通过降低MHC的表达来逃避T细胞的杀伤，这对于TCR的抗原识别构成了挑战。3. CAR-T细胞治疗CAR-T细胞治疗是另一种ACT策略。与TCR-T疗法的原理相似，患者的T细胞“装备”了合成的CAR，然后这些细胞在体外扩增并重新注入患者体内，以产生肿瘤特异性免疫反应。CAR被设计用于识别肿瘤相关抗原(TAAs)，其独立于MHC呈递，因此使T细胞能够以MHC不受限制的方式识别癌细胞。图5. CAR-T细胞的结构① CAR-T细胞治疗的原理和成果：CAR-T细胞是通过在T细胞的质膜上表达肿瘤特异性CARs而产生的。CARs的结构通常包括三个部分：细胞外抗原结合域、连接体/跨膜域和细胞内信号传导域。细胞外抗原结合区是利用抗体、配体和肽的序列设计的，以便与TAAs特异性结合。跨膜结构域负责连接细胞外结合结构域和细胞内信号结构域并将其固定在细胞膜上。细胞内信号区，包括CD3-zeta结构域和共刺激结构域，将抗原识别的信号转发给细胞，介导T细胞的激活。CAR-T细胞治疗涉及合成生物学（CAR设计）、病毒技术（CAR转导）和细胞制造（CAR-T细胞扩增）的整合。CAR的引入在工程T细胞中产生了肿瘤特异性激活潜力，而体外培养和扩增允许绕过肿瘤引起的免疫抑制。因此，大量的肿瘤特异性细胞被输回病人体内。CAR-T细胞疗法对几种类型的癌症显示出有希望的临床结果。图6. CAR-T治疗的工作流程② CAR-T细胞治疗的挑战：CAR-T细胞治疗的更广泛应用仍然面临着来自不同方面的挑战。首先，当CAR-T细胞攻击肿瘤细胞时，可能会引起严重的副作用和毒性，可能是致命的。其次，一些CAR-T细胞的细胞毒性不是高度肿瘤特异性的，可能会对正常组织造成损伤。第三，大多数CAR-T细胞产品的制造过程是耗时的，这可能会导致一些患者的肿瘤在细胞生产窗口期进一步恶化。此外，CAR-T治疗血癌的长期疗效仍需长期随访观察，CAR-T细胞治疗实体瘤的应用有待进一步研究。这些挑战将决定未来整个T细胞工程领域的发展。细胞因子释放综合征(CRS)，也被称为“细胞因子风暴”，是CAR-T治疗最常见的不良反应。大多数CAR-T细胞的临床研究表明，长期疗效不确定，因为癌细胞表达的各种免疫逃逸因子导致T细胞衰老和衰竭。针对实体瘤的CAR-T细胞面临的挑战包括阻断T细胞浸润的血管疾病，有限的TAA选择和肿瘤异质性，这导致了抗原逃逸。CAR-T细胞在实体瘤中的应用需要进一步探索。③ CAR-T细胞改良的策略：利用特异性和广泛的靶向性：CAR-T细胞的长期抗肿瘤功能因输注后肿瘤复发而复杂化。考虑到CAR-T治疗后抗原逃逸的风险，设计针对多个TAAs的双特异性CAR-T是可以采用的。提高CAR-T细胞的适应度，包括活化潜能、增殖能力和生存能力，延长CAR-T细胞在患者体内的生存时间，是提高临床疗效的关键方向之一。降低制造成本：所有批准的CAR-T细胞疗法都使用自体T细胞来产生治疗产品。生产这种高度个性化的疗法需要很高的成本。除了高成本外，CAR-T细胞疗法的质量和稳定性一直是人们关注的主要问题。自体T细胞在质量和数量上不一致，特别是在接受过大量放疗和化疗的患者中。毒性控制：CAR-T细胞治疗显示的毒性和副作用表明需要制定一些控制程序来调节CARs的活性。大量的方法已经被用来控制CAR-T细胞的安全性; 其中包括通过安装自杀开关快速清除注入的细胞，这种开关可以由小分子或抗体控制。常用的自杀开关包括诱导型caspase-9 (iCasp9)、单纯疱疹病毒中的胸苷激酶(HSV-TK)和自杀表位。然而，这样的自杀开关清除了所有的治疗CAR-T细胞，从而降低了抗肿瘤反应。因此，不清除CAR-T细胞的非细胞毒性可逆系统正在开发中，并具有保持细胞毒性和控制毒性反应之间平衡的潜力。 (表1)4. NK细胞治疗 NK细胞可以介导直接细胞毒性。从机制上讲，NK细胞在对抗癌症的第一道防线上发挥着关键作用，通过两种途径介导抗肿瘤作用：通过释放穿孔素和颗粒酶或死亡受体的直接细胞毒性，以及通过分泌激活APCs和T细胞的细胞因子和趋化因子的调节作用。因此，除了本文前面讨论的以NK细胞上的ICs为靶点的药物外，利用NK细胞的ACT也在快速发展中。与T细胞类似，NK细胞也可以转导表达CARs。CAR-NK细胞的发展紧随CAR-T细胞治疗的演变，CAR-NK细胞往往直接采用CAR-T细胞的设计。许多临床前研究已经证实了CAR-NK细胞针对其他类型肿瘤的抗肿瘤活性。由于NK的细胞毒性是由 "缺失自我"的识别引发的，因此NK细胞尤其具有杀死MHC下调的肿瘤细胞的能力。NK细胞对病毒感染的细胞也有特殊的杀伤能力，因此特别适合于治疗HPV或EBV相关的肿瘤。NK细胞毒性可受多种免疫抑制机制的影响，包括IL-10，吲哚胺2,3-双加氧酶，前列腺素E2，转化生长因子β (TGF-β)和缺氧。增强NK细胞的细胞毒性和在体内的持久性被认为是推进NK治疗的主要方向。支持NK细胞维持的细胞因子：IL-15已被确定为增强NK细胞活性的关键细胞因子。在黑色素瘤、结直肠癌、淋巴瘤和肺癌等癌症的同基因小鼠模型中，IL-15的注射具有良好的耐受性，并促进NK细胞的扩增。随着对NK细胞活化和维持的研究越来越深入，未来的治疗方法不仅必须产生肿瘤特异性NK细胞，还必须增加其在体内的持久性，以增强其治疗效力。5. CRISPR技术促进了细胞免疫治疗近年来，CRISPR/Cas9技术极大地提高了我们对肿瘤基因组学的认识，并为癌症免疫治疗做出了贡献。使用该基因组编辑系统，可以进一步改造治疗性免疫细胞，以增强肿瘤识别并减少衰竭。CRISPR/Cas9技术使研究人员能够有针对性地编辑T细胞或NK细胞中的基因，从而调节细胞的免疫活性和抗肿瘤功能。通过CRISPR/Cas9技术，可以实现对免疫细胞中与抗肿瘤功能相关的基因的精确编辑，例如增强CAR-T细胞对肿瘤细胞的识别能力、提高细胞毒性效应、增强细胞的存活能力和增殖能力等。此外，CRISPR/Cas9技术还可以用于研究免疫逃逸机制、抗原识别和免疫调节等方面的基础研究，为癌症免疫治疗的进一步优化提供了重要的工具和理论基础。图7. 基于CRISPR技术的免疫治疗工作流程-06-来自ICB和CAR-T细胞的免疫治疗生物标志物1. ICB的生物标志物PD-L1被作为抗PD-1治疗的第一个生物标志物，已经被纳入pembrolizumab的处方指南中。目前，与免疫疗法疗效相关的常见或潜在的生物标志物主要分为以下几类，根据其获取途径和类型不同：(i) 表面标志物，包括PD-L1和其他一些抑制性受体，可以通过免疫组化检查肿瘤组织获得。(ii) 基因生物标志物，如肿瘤突变负荷（TMB）、错配修复系统缺陷（dMMR）、高微卫星不稳定性（MSI-H）、新抗原和抗原呈递途径的突变等，需要进行肿瘤基因组分析来获取。(iii) 循环肿瘤DNA（ctDNA），可以通过外周血样本分析获得。这些生物标志物中的一些已经通过III期临床试验验证，并在临床实践中得到广泛应用。2. CAR-T细胞治疗的生物标志物    生物标志物对于癌症临床治疗具有重要意义，它们可以用来确定适合CAR-T治疗的患者、预后、治疗反应预测和监测疾病进展。CAR-T治疗的第一个生物标志物是CD19，一种主要在恶性B细胞上表达的B细胞表面蛋白。      目前，正在根据免疫治疗的阶段寻找不同的生物标志物，包括确定患者基线状态的生物标志物、CAR-T细胞功能、CAR-T细胞耗竭、CAR-T细胞毒性的生物标志物以及癌症预后、反应和复发的生物标志物。基线生物标记物包括细胞因子，如IL-2、IL-5、IL-7、TNF-α等；乳酸脱氢酶（LDH）和CD9细胞已被广泛应用。     对于CAR-T细胞功能，提出了以下生物标志物：CD45RA、CD45RO、CD62L、CCR7、CD27、CD28、CD25、CD127、CD57和CD137。目前，还没有成熟的生物标志物可用于评估患者输注后的CAR-T细胞耗竭。一些间接参数可能有助于实现这一目的，如PD-1、LAG-3、TIM-3等抑制性受体的高水平表达。      尽管CAR-T治疗取得了重大进展，但仍有必要继续探索不同癌细胞类型特异性的生物标志物，以开发更特异的治疗方法。到目前为止，尚未有生物标志物被用于指导患者的治疗，但一些CAR-T细胞的内在和外在因素显示出与治疗反应相关的趋势。肿瘤抗原的表达是其中最为关键的因素。作为一种靶向治疗，CAR-T细胞需要在肿瘤细胞上表达靶向抗原以诱导T细胞的活性。由于肿瘤抗原逃逸是CAR-T细胞治疗后肿瘤复发的主要机制，一些研究发现，虽然下调了靶向抗原的表达，但并未完全丧失，而是抑制了CAR-T细胞的功能。尽管CAR-T细胞可以被设计成增加其对低水平靶向抗原的敏感性，但靶向抗原的表达密度可能成为一种预测性的生物标志物。-07-其他类型的免疫疗法肿瘤疫苗：预防性肿瘤疫苗可预防某些癌症的发展，如HPV疫苗预防宫颈癌、阴道癌、外阴癌、肛门癌和尖锐湿疣，以及HBV疫苗预防肝癌。治疗性肿瘤疫苗以肿瘤抗原的形式注射自由肽或载体到APC上，以激活免疫细胞，恢复其自主抗肿瘤能力。在临床前模型中，治疗性肿瘤疫苗已被证实可以防止癌症的生长和转移，并减少终止其他类型治疗后的复发。肿瘤疫苗主要分为四种类型：肿瘤全细胞疫苗、基因工程疫苗、蛋白肽疫苗和树突状细胞疫苗。新抗原和免疫疗法：新抗原是存在于癌细胞上的蛋白质片段，提供了一种实现癌细胞特异性靶向的新方法。新抗原疫苗是根据患者的特定肿瘤情况定制的。生产新抗原疫苗的一般步骤包括：（1）肿瘤活检，即从患者身上提取肿瘤样本进行基因组纯化；（2）对肿瘤细胞和正常细胞的全外显子组测序，使研究人员能够寻找肿瘤细胞中独特的突变；（3）特异性新抗原的预测和筛选；（4）开发个性化疫苗，这是基于预测的新抗原，可以通过多种方法实现，包括多肽、mRNA和树突状细胞。最关键和最具挑战性的一步是患者特异性新抗原的鉴定。溶瘤病毒：有额外病毒感染的癌症患者通常病情恶化。然而，病毒也可以被修改为专门针对癌细胞。这些“溶瘤病毒”通过基因组编辑和大规模筛选产生，其解读包括对癌细胞的裂解能力，同时保留正常细胞。由此产生的溶瘤病毒抗原可以复制并随后溶解肿瘤细胞，向肿瘤部位释放更多的病毒颗粒。因此，小剂量的病毒可以在体内扩增。溶瘤病毒具有介导肿瘤抗原扩散的能力，可导致浸润肿瘤的淋巴细胞增多，增强了ICB治疗的抗肿瘤疗效。另一种方法是使用溶瘤病毒作为载体，结合细胞免疫治疗。通过额外的基因工程，病毒的细胞溶解功能可以被抑制，同时允许合成分子的表达。-08-靶向抑制性的肿瘤微环境巨噬细胞：作为先天免疫系统的“士兵”，清除了受损、衰老和危险的细胞。然而，在癌症中，巨噬细胞促进了肿瘤的免疫逃逸，已成为药物开发的一个重要领域。巨噬细胞具有多种功能，包括清除细胞碎片和病原体，以及调节炎症反应。它们也是高度可塑性的细胞，可以根据微环境刺激和信号从一种表型转换到另一种表型。巨噬细胞的激活状态通常分为两类：M1型巨噬细胞和M2型巨噬细胞。某些M2型巨噬细胞亚群参与促进肿瘤进展和介导免疫抑制。从机制上讲，已发现肿瘤将单核细胞和巨噬细胞招募到肿瘤微环境（TME），并将它们极化为M2型表型。巨噬细胞靶向癌症治疗的中心目标是将肿瘤相关巨噬细胞（TAMs）重编程为促炎（抗肿瘤）亚型。图8. M1和M2巨噬细胞的特性TAMs上的抑制和刺激分子：对TAMs的最成熟的干预方法之一是阻断集落刺激因子-1（CSF-1，也称为M-CSF）/CSF1R轴。这种干预可以减少TAMs的数量，也可能导致TAMs向M1型表型的再极化。另一个影响TAMs致瘤功能的分子是TGF-β，它是一种抗炎分子，通常在损伤修复过程中由巨噬细胞表达。在小鼠模型中，阻断TGF-β并同时使用STING激动剂治疗可以通过上调I型干扰素的表达来导致肿瘤的消退。Toll样受体（TLRs）参与先天免疫感应。TLR激动剂可以增加单核细胞的招募/浸润，并促使巨噬细胞向促炎性表型转化。此外，TAMs也表达CD40，而CD40激动剂的使用可以防止肿瘤的生长并减弱其抗药性。这些抑制性（CSF1R、TGF-β）和刺激性（TLRs、CD40）分子都可以用来恢复TAMs的促炎性功能。CD47，又称整合素相关蛋白，属于免疫球蛋白超家族。它通过与巨噬细胞或树突状细胞表面的信号调节蛋白α（SIRPα）结合，调节细胞的增殖、迁移和凋亡。在大多数肿瘤细胞表面，CD47被过度表达。阻断CD47/SIRPα通路可以诱导巨噬细胞对肿瘤的吞噬作用，这一点已在小鼠异种移植模型中得到证实。工程巨噬细胞：巨噬细胞治疗的发展需要增加靶向激活受体和更持久的M1巨噬细胞极化方法。利用基因修饰增强巨噬细胞的抗肿瘤能力逐渐引起了人们的关注。一个直接的策略是通过耗尽抑制信号，如SIRPα来增强巨噬细胞的功能。研究表明，SIRPα缺失的巨噬细胞在联合放疗中具有抗肿瘤作用。另一种方法是设计巨噬细胞表达CARs（CAR-Ms）。CAR-Ms能够诱导周围肿瘤微环境的促炎特征。值得注意的是，即使存在M2型巨噬细胞，CAR-Ms的肿瘤杀伤能力也不受影响，这突显了其对肿瘤微环境免疫抑制的抵抗力。此外，CAR-Ms还表现出更强的T细胞刺激能力，能够在吞噬肿瘤细胞后向T细胞呈递抗原，从而招募静止和激活的T细胞到肿瘤部位。图9. CAR-M治疗的多效抗肿瘤机制靶向骨髓来源抑制细胞（MDSCs）：MDSCs起源于造血干细胞（HSCs），是骨髓造血功能改变的结果。这种短暂的骨髓增生在刺激物被移除后会终止，骨髓细胞的平衡也会随之恢复。然而，在慢性炎症、癌症和自身免疫性疾病中，持续的骨髓造血可能发生，以防止宿主广泛的组织损伤，不断产生IMCs。这些细胞具有明显的特征，如不成熟的表型和形态，相对较弱的吞噬功能，以及抗炎和免疫抑制功能。异常的骨髓细胞对其他免疫细胞有抑制作用。因此，人们采用表面标志物Gr-1和CD11b来定义这些免疫抑制性骨髓细胞。在人类中，这些骨髓细胞的表型特征是CD34、CD14和CD15的表达，功能特征是它们能够抑制T细胞的激活。MDSCs可大致分为粒细胞（G-MDSCs或PMN-MDSCs）和单细胞（M-MDSCs）亚型。MDSCs的存在是肿瘤进展的基本特征之一。MDSCs发挥多种功能，影响T细胞、Treg细胞、DC细胞和NK细胞。目前，MDSC靶向治疗大致可分为五种类型：(i) 抑制MDSCs扩张和招募的疗法；(ii) 恢复正常骨髓分化的疗法；(iii) 针对MDSCs上IC分子的疗法；(iv) 阻断MDSCs分泌的抑制性分子的疗法；(v) 直接耗尽MDSCs的疗法。图10. MDSCs的功能靶向B细胞：肿瘤相关B细胞（TABs）在肿瘤环境中具有促炎和抗炎功能，其丰度与黑色素瘤对免疫检查点抑制剂（ICB）治疗的耐药性相关。TABs富集于肿瘤组织的第三淋巴组织结构（TLSs）中，可被激活以识别癌细胞。在肺癌（NSCLC）患者中，肿瘤中TABs水平较高的患者更可能对免疫治疗产生积极反应。色氨酸代谢酶IDO过度表达于多种肿瘤中，其作用是将色氨酸转化为犬尿氨酸。肿瘤抑制基因BIN1对IDO的表达有负向调节作用。在小鼠模型中，BIN1的耗尽已被证实可诱导IDO的表达并抑制免疫反应。IDO可增强癌细胞的迁移能力，抑制肿瘤被T细胞的识别和清除。IDO的靶向药物在临床前模型中单药治疗显示出疗效，但与靶向CTLA-4或PD-1/PD-L1的ICB联合使用可能更有效。目前，正在进行临床研究的主要IDO抑制剂包括indoximod、navoximod、epacadostat和BMS-986205。图.肿瘤产生色氨酸代谢酶或是新免疫治疗靶点IL-41可增强肿瘤的侵袭性，抑制抗肿瘤免疫。因此，靶向IL-41可能是一种新的免疫治疗途径。腺苷是RNA合成的重要组成部分，但也被证明可以抑制T细胞在肿瘤微环境中的功能。CD39是一种参与细胞外腺苷产生的酶，在多种人类肿瘤中高度表达。TME中CD39的表达水平升高，包括血管内皮细胞、成纤维细胞和一些免疫细胞。CD39在多种免疫细胞中发挥重要作用。因此，CD39联合ICB可能成为一种新的肿瘤免疫治疗方式。-09-结论和展望这篇文章系统性地回顾了肿瘤免疫治疗的历史，并深入探讨了癌症免疫治疗的各种策略，包括免疫检查点抑制剂和刺激性分子的靶向药物、细胞免疫治疗以及抑制性肿瘤微环境的靶向策略。此外，作者还讨论了与免疫检查点抑制剂和CAR-T细胞治疗相关的临床疗效所涉及的生物标志物。总的来说，肿瘤免疫学的研究结合了先进的免疫细胞技术，为未来癌症免疫治疗的发展指明了方向。这需要更多临床和基础研究项目的整合，以全面分析未满足的临床需求，并指导未来的研究方向。参考资料：[1]Wang DR, Wu XL, Sun YL. Therapeutic targets and biomarkers of tumor immunotherapy: response versus non-response. Signal Transduct Target Ther. 2022 Sep 19;7(1):331. doi: 10.1038/s41392-022-01136-2. PMID: 36123348; PMCID: PMC9485144.文章信息源于公众号医世象，登载该文章目的为更广泛的传递行业信息，不代表赞同其观点或对其真实性负责。文章版权归原作者及原出处所有，文章内容仅供参考。本网拥有对此声明的最终解释权，若无意侵犯版权，请联系小编删除。学如逆水行舟，不进则退；心似平原走马，易放难收。行舟Drug每日更新 欢迎订阅+医药大数据|行业动态|政策解读

点击上方的 行舟Drug ▲ 添加关注癌症是高度复杂的疾病，其特点是不仅有恶性细胞的过度生长，而且有免疫反应的改变。免疫系统的抑制和重新编程在肿瘤的发生和发展中起着关键作用，免疫治疗的目的是重新激活抗肿瘤免疫细胞，克服肿瘤的免疫逃逸机制。有证据表明，多种免疫治疗方法的结合可能是提高治疗效果的途径之一。然而，肿瘤免疫治疗的总体临床反应率仍有待提高，这就需要开发新的治疗方法和生物标志物。从过去临床和基础研究的成功和失败中学习，对于未来研究的合理设计至关重要。今天分享一篇今年九月份发表在Signal Transduction and Targeted Therapy（IF=38.104）的综述文章。这篇综述描述了免疫系统对抗癌症的机制，并讨论了可以促进抗肿瘤免疫反应的治疗靶点和细胞类型。01研究背景肿瘤免疫治疗的历史：1974年，白细胞介素（IL）-2被发现在T细胞分化和生长中起着至关重要的作用。T细胞的激活是抗病毒和抗肿瘤适应性免疫中的一个关键事件，它主要是通过双信号途径完成的。第一个信号是抗原特异性信号，包括T细胞表面受体（TCR）与抗原肽-主要组织细胞复合体（MHC）的特异性结合。第二个信号是由T细胞与抗原提呈细胞（APC）表面的刺激分子（CMs）的交流介导的。在确定了负责抗原识别的T细胞受体（TCRs）后，1986年，科学家们发现了在活化T细胞上表达的分子CD28。随后，人们发现T细胞的激活需要来自TCR和CD28的信号，此后CD28被命名为 "共刺激分子"。Pierre Golstain的团队发现了一种与CD28结构相似的蛋白质；它被命名为细胞毒性T淋巴细胞相关抗原4（CTLA-4），并被假设为一种潜在的T细胞激活分子。1994年底，Allison团队报告了阻断CTLA-4可以增加T细胞的抗肿瘤活性和抑制肿瘤生长的突破性发现。因此，第一次证明了抑制一种负性免疫调节剂可以抑制肿瘤的发展；这种方法后来被Allison命名为 "免疫检查点阻断"（ICB）。2011年，第一个针对CTLA-4的抗体ipilimumab被批准用于黑色素瘤治疗，成为第一个免疫检查点（IC）抑制剂。20多年前，京都大学Tasuku Honjo的研究小组发现了程序性细胞死亡蛋白1（PD-1）。PD-1基因敲除导致小鼠出现自身免疫性疾病和异常激活的免疫细胞，表明其具有免疫抑制作用。2000年，B7-H1被确定为PD-1的配体，因此获得了它的第二个名字PD-L1。这些发现表明，PD-1是另一种IC。文章总结了癌症免疫疗法在一段时间内的主要里程碑式的突破（图1）。针对CTLA-4和PD-1的抗体以及CAR-T细胞疗法代表了有希望的方法，在这些方法中，免疫系统的某些成分可以被操纵，以扭转抑制并针对肿瘤。然而并非所有患者都对这些疗法有反应，这表明肿瘤引起的免疫改变的复杂性。Robert Schreiber博士提出了 "癌症免疫编辑 "的概念，描述了恶性细胞如何对最初的免疫识别做出反应，随后发展出逃避机制，甚至 "重塑 "免疫系统，成为致癌物质。这样的免疫编辑过程几乎在体内或全身免疫细胞存在时都会发生，从而形成高度抑制的肿瘤微环境（TME）。寻找激活抗肿瘤T细胞反应和针对抑制性TME的协同方法一直是肿瘤免疫治疗的主要研究重点。图1. 癌症免疫疗法发展的历史性里程碑02T细胞上的免疫抑制分子（ICs）ICs是一类免疫抑制分子，在免疫细胞上表达，可以抑制免疫细胞的激活，因此在预防自身免疫中起着关键作用（图2）。相反，ICs的过度表达会抑制免疫功能，促进肿瘤的发生。因此，ICB疗法通过阻断ICs和增强抗肿瘤T细胞活性来抑制肿瘤生长。ICB的发展是通过靶向PD-1/PD-L1和CTLA-4/B7-1/2这两条IC通路开始的，对它们的阻断已经取得了显著的临床进展。迄今为止，T细胞上其他几个通过不同机制介导抑制性信号的IC分子已被发现，并有可能被作为癌症免疫治疗的靶点加以利用。图2. 免疫检查点抑制剂及其受体列表1. PD-1研究发现PD-1能抑制T淋巴细胞的功能，这对控制自身免疫反应至关重要。PD-L1（最初被确定为B7-H1），在多种类型的肿瘤上高度表达，可与PD-1结合并介导肿瘤的免疫逃逸。因此，对PD-1的抑制可以重新激活T细胞功能。PD-1不仅在T细胞上表达，而且还在NK细胞、B淋巴细胞、巨噬细胞和树突状细胞（DCs）上表达，表明PD-1可能在重塑肿瘤免疫微环境甚至全身性抗肿瘤免疫中发挥非常有效的作用。PD-1抑制剂可以特异性地与PD-1结合，从而减弱对T淋巴细胞的免疫抑制调节，使T淋巴细胞能够参与杀伤肿瘤细胞（图3）。 图3. PD-1抗体工作机制示意图2. CTLA-4CTLA-4也被称为CD152，是一种跨膜蛋白，在活化的CD4+和CD8+T细胞中表达。CTLA-4和CD80/CD86的结合可以抑制T细胞的激活信号，防止自身免疫性疾病。阻断CTLA-4可以直接针对效应性T细胞的抑制信号，减少Tregs的抑制作用，从而有效提高T细胞的抗肿瘤作用。尽管两者都是有代表性的IC分子，CTLA-4和PD-1以不同的方式调节T细胞功能（图4）。CTLA-4的抑制性信号消极地调节T细胞的启动，而PD-1主要介导启动后的T细胞的激活和增殖。在肿瘤方面，人们发现针对PD-1的ICB通常会导致现有抗肿瘤T细胞的扩增和招募，而抗CTLA-4治疗会产生新的T细胞克隆。这些结果表明，CTLA-4和PD-1可以同时作为靶点，发挥协同抗肿瘤作用。图4. CTLA-4和PD-1的图解3. Tim-3T细胞免疫球蛋白域和粘蛋白域-3（Tim-3，CD366）是一种T细胞表面抑制性分子，主要表达在CD4 + T辅助细胞1（Th1）和CD8 + CTL细胞以及具有强化抑制功能的Treg细胞亚群上。后来发现Tim-3，也被称为HAVCR2，也表达在一些先天性免疫细胞上，包括树突状细胞、NK细胞、单核细胞和巨噬细胞。4. LAG-3在抗原刺激下，LAG-3可以在CD4 +和CD8 + T细胞上被诱导。长期感染病毒、细菌和寄生虫导致持续暴露于抗原，这导致LAG-3的高水平和持续表达，随后细胞因子释放、细胞溶解活性和增殖潜力减少。在一些小鼠肿瘤模型中观察到LAG-3和PD-1在瘤内T细胞上的共同表达，当结合这两种分子的阻断抗体时，观察到对肿瘤生长的协同抑制作用。LAG-3因此成为癌症免疫治疗最关键的新靶点之一。Relatlimab是第一个进入临床的LAG-3的抑制剂，它能阻断LAG-3与MHC II的相互作用。纤维蛋白原样蛋白1（FGL1）是Lag-3的配体。发现它与Lag-3结合形成一个新的PD-1/PD-L1独立的免疫检查点途径，导致T细胞衰竭、功能障碍，以及肿瘤细胞逃避免疫监视。在抗PD-L1的基础上阻断FGL1，有可能成为临床实践中的另一种新型ICB策略，尤其是在非小细胞肺癌（NSCLC）的靶向治疗方面。5. NR2F6核受体亚家族2群F成员6 (NR2F6)最近被报道为细胞内IC分子，是淋巴细胞固有的核受体。NR2F6作为转录因子调节与肿瘤抗原特异性T细胞反应相关的细胞的激活、募集、增殖和内稳态。在非小细胞肺癌组织的肿瘤浸润淋巴细胞(TILs)中检测到NR2F6的高表达，NR2F6表达上调与细胞因子(IL-2、TNF-α和IFN-γ)的产生受损相关，提示TILs上的NR2F6有助于肿瘤免疫抑制。此外，NR2F6的破坏导致肿瘤抑制，并增强PD-L1阻断剂在肿瘤治疗中的作用，提示NR2F6抑制剂可能成为一种新的免疫疗法，可以克服对现有ICB治疗的耐药性。6. TIGITT细胞免疫球蛋白和ITIM域蛋白（TIGIT）是一种I型跨膜蛋白。TIGIT属于免疫球蛋白超家族（IgSF），可以在T细胞、调节性T细胞、记忆性T细胞和NK细胞上表达。TIGIT通过与表达在抗原呈递细胞（APC）上的配体CD155和CD112相互作用，介导对NK细胞和T细胞激活的抑制作用。在人类肿瘤中，TIGIT被发现与多个IC分子共表达，包括PD-1、TIM-3和LAG-3。TIGIT、TIM-3和PD-1的共同表达与患者的生存率低有关。同时阻断TIGIT和PD-1信号通路可以增加肿瘤特异性CD8+T细胞中IFN-γ和TNF-α的表达，支持抗TIGIT治疗的发展。7. VISTAV-集免疫调节受体（VISTA），也被称为PD-1H或DD1α，是近年来发现的一种免疫调节蛋白。它主要表达于淋巴器官和骨髓细胞，其结构与PD-L1相似。研究表明，表达VISTA的APC对CD4 +和CD8 + T细胞有抑制作用；当这种分子被阻断时，由T细胞介导的免疫功能得到了挽救，说明VISTA是一种抑制T细胞反应的IC分子。在T细胞中，VISTA和PD-1的抑制作用是相互独立的，在肿瘤小鼠模型中的研究也验证了同时应用抗PD-1和抗VISTA抗体可以抑制肿瘤生长，延长生存期。8. BTLAB和T淋巴细胞衰减剂（BTLA）属于免疫球蛋白超家族。它在T细胞、静止的B细胞、巨噬细胞、树突状细胞和NK细胞上表达，其结构和功能与PD-1和CTLA-4相似。BTLA的配体是疱疹病毒进入介质（HVEM）。当BTLA与HVEM结合时，它产生抑制性信号并抑制T细胞的激活。抗BTLA治疗可促进T细胞增殖，BTLA基因敲除的小鼠显示出更高的免疫活性。03 T细胞上的免疫刺激分子（ICs）1. OX40OX40，也被称为CD134，是肿瘤坏死因子受体（TNFR）超家族的成员，在T细胞激活后24-72小时表达。它的配体OX40L，也被称为CD252，主要表达在活化的APC表面。OX40-OX40L的相互作用可以启动T细胞激活信号以及细胞周期蛋白A、Bcl-2抗凋亡分子、细胞因子和细胞因子受体的表达。小鼠模型显示，刺激OX40的特异性抗体可以减少Tregs的数量，从而保持效应T细胞的功能，并显示出高抗肿瘤活性有许多针对OX40-OX40L途径的临床研究，包括对激发OX40的特异性抗体的单药应用或与化疗、放疗、手术、小分子靶向治疗、细胞因子或其他ICB药物的组合。2. ICOS诱导共刺激分子(ICOS)，又称CD278，是免疫球蛋白超家族的一员。ICOS在活化的T细胞表面表达，调节T细胞增殖和功能。ICOS的激活依赖于其配体ICOS- l，主要在B细胞和APCs中表达。ICOS已被证明是ICB疗效的一个重要标志。当anti-CLTA-4治疗恶性黑色素瘤时，发现ICOS + CD4 + T细胞的丰度与较好的疗效相关。在小鼠模型中，单独使用ICOS激动剂很难引起足够的抗黑色素瘤反应;但ICOS与anti-CLTA-4之间存在协同效应; 此外，ICOS敲除小鼠对anti-CLTA-4治疗反应较差。3. 4-1BB4-1BB，也被称为CD137，是TNFR家族的一员。4-1BB在调节性T细胞上的作用是复杂的，研究结果相互矛盾。但重要的是，4-1BB基因敲除小鼠发生自身免疫性疾病，提示其在免疫平衡中发挥重要作用，有可能被靶向引发肿瘤特异性免疫识别。4. CD27与TNFR家族的其他成员不同，CD27只在淋巴细胞表面表达，包括新生和活化的CD4+和CD8+T细胞。当它与其配体CD70相互作用时，CD27诱导效应性和记忆性T细胞的增殖和分化，并增强B细胞和NK细胞的激活。小鼠模型表明，诱导CD27信号通路可以抑制肿瘤的生长。CD27/CD70信号通路的抗肿瘤免疫作用。Varlilumab是一种针对CD27的人源化单克隆抗体，可促进细胞因子的产生和T细胞的激活。在I期临床研究中，Varlilumab在晚期实体瘤患者中的耐受性良好，并显示出初步的安全性结果。除了单药治疗外，varlilumab还与抗PD-L1抗体联合使用。04 NK细胞上的免疫刺激分子（ICs）在人体内，NK细胞主要以CD3- CD56 +淋巴细胞群为特征，而CD16 + CD56dim亚型主要存在于血液中。NK细胞作为自然免疫系统的重要组成部分，在去除衰老细胞和致病微生物方面发挥着重要作用。NK细胞不像TCRs那样通过特定的受体识别靶细胞;它们通过种系基因表达的受体识别细胞。NK细胞的负调控因子包括KIRs(免疫球蛋白样受体)、CD94-NKG2和MHC-I。在肿瘤免疫学的背景下，肿瘤细胞通过下调MHC的表达来逃避获得性免疫，从而更容易受到NK细胞的细胞毒性作用。此外，在抗体治疗中，NK细胞在介导抗体诱导的细胞毒性(ADCC)中发挥着重要作用。NK细胞还可以通过分泌细胞因子或招募树突状细胞、巨噬细胞和T细胞等免疫细胞参与清除肿瘤细胞的过程，直接发挥抗肿瘤作用238，使其成为癌症免疫治疗的诱人靶点。1. KIR杀伤细胞免疫球蛋白样受体(KIR)家族是一类高度多态性的分子，主要表达在一些NK细胞和T细胞的表面，可分为多个亚型。其中，KIR2DTl1-3和KIR3DL1通过结合MHC分子(HLA-C/HLAB)发挥抑制作用。由于基因多态性高的特点，多个KIR基因及其配体的结合可引起多种疾病，包括自身免疫性疾病，特别是部分KIR基因与特异性配体的结合，可增加癌症的风险。在小鼠模型中，靶向活化的NK细胞表面受体KIR2DS2的治疗显示出明显优于靶向传统共刺激分子的抗肿瘤活性。2. NKG2ANK细胞凝集素样受体亚家族C成员1 (NKG2A)是NKG2家族的“抑制性”成员，主要在CD56 hi NK细胞、NKT细胞和CD8 + αβ t细胞亚群中表达。它与CD94形成异二聚体受体，并与它的配体结合，非经典的MHC I分子HLA-E，在大多数正常组织中表达。NKG2A/CD94与HLA-E的相互作用可抑制NK细胞和T细胞的激活，表明其作为IC分子的靶向性。Monalizumab (IPH2201)是一种NKG2A单克隆拮抗抗体，可阻断NKG2A与HLA-E之间的相互作用，已在白血病小鼠模型中显示治疗效果。3. CD96CD96是NK细胞上表达的免疫球蛋白超家族的一员，可识别配体CD155。CD96在肿瘤浸润NK细胞上的表达高于周围组织NK细胞。肝细胞癌样本中NK细胞CD96表达水平较高预示预后较差。05 细胞免疫治疗具有细胞毒性潜能的免疫细胞，包括T细胞、NK细胞和巨噬细胞，能够识别并清除感染或受损的细胞。T细胞的细胞毒性作用不同于其他细胞，因为它具有抗原特异性。细胞免疫疗法，也称为过继细胞转移(adoptive cell transfer，ACT)，利用这些类型的免疫细胞的杀伤能力来治疗癌症。在此，作者讨论已经取得重大研究和临床进展的四种主要ACT类型:CAR - T细胞治疗、TIL治疗、工程TCR治疗和NK细胞治疗。1. TIL 治疗 (TIL therapy)TILs是可以从肿瘤组织中识别和纯化的异质性淋巴细胞，它们的丰富程度已被发现与较好的预后相关。TILs是第一批被用于ACT的细胞之一。这些细胞可以从肿瘤中分离出来，在实验室环境中进行体外扩增，并大量重新注射到癌症患者体内以消除肿瘤细胞。TIL疗法已经在临床研究中进行了严格的测试，作者总结了TIL疗法针对不同类型肿瘤的最新进展，包括：黑素瘤、肺癌、宫颈癌、转移性乳腺癌、骨肉瘤、卵巢癌。2. 工程TCR治疗 (Engineered TCR T therapy)TCRs是T细胞表面的特异性受体。通过识别和结合MHC呈递的抗原，激活T细胞的分裂和分化。然而，并不是所有病人都有能识别肿瘤的T细胞。因此，TCR-T疗法从患者身上提取T细胞，并将这些细胞扩大，使患者拥有能够识别特定癌症抗原的新的TCR。用于TCR-T治疗的工程TCRs的设计高度依赖于特异性肿瘤抗原的识别。一些抗原，如NY-ESO-1，在肿瘤组织中广泛表达，可用于开发TCRs治疗不同类型的肿瘤。然而，TCR可以以患者特异性的方式进行识别和合成。TIL治疗利用了瘤内淋巴细胞与全身淋巴细胞之间的差异，对患者肿瘤中特定突变的识别指导了TCRs的生成和应用，从而有效地靶向这些突变。然后，这些TCRs可以被分离、克隆并在T细胞上表达，然后这些工程T细胞在体外扩增并重新注入患者体内。这是一种高度个性化的治疗方法，增强了治疗的特异性。TCR疗法在黑色素瘤的治疗上取得了突破性进展，在肝癌、乳腺癌、卵巢癌的治疗上也取得了一定成效。然而，TCR对肿瘤抗原的识别需要MHC分子的抗原表达，肿瘤细胞会通过降低MHC的表达来逃避T细胞的杀伤。3. CAR - T细胞治疗 (CAR-T cell therapy)CAR-T细胞治疗是另一种ACT策略。与TCR T疗法的原理相似，患者的T细胞“配备”了合成的CAR，扩展并重新注入患者体内，以产生肿瘤特异性免疫反应(图5)。CAR被设计用于识别肿瘤相关抗原(TAAs)，其独立于MHC呈递，因此使T细胞能够以MHC不受限制的方式识别癌细胞。图5. CAR-T细胞的结构① CAR-T细胞治疗的原理和成果：CAR-T细胞是通过在T细胞的质膜上表达肿瘤特异性CARs而产生的。 CARs的结构通常包括三个部分：细胞外抗原结合域、连接体/跨膜域、和细胞内信号传导域。细胞外抗原结合区是利用抗体、配体和肽的序列设计的，以便与TAAs特异性结合。跨膜结构域负责连接细胞外结合结构域和细胞内信号结构域并将其固定在细胞膜上。细胞内信号区，包括CD3-zeta结构域和共刺激结构域，将抗原识别的信号转发给细胞，介导T细胞的激活。CAR-T细胞治疗涉及合成生物学（CAR设计）、病毒技术（CAR转导）和细胞制造（CAR-T细胞扩增）的整合（图6）。CAR的引入在工程T细胞中产生了肿瘤特异性激活潜力，而体外培养和扩增允许绕过肿瘤引起的免疫抑制。因此，大量的肿瘤特异性细胞被输回病人体内。CAR-T细胞疗法对几种类型的癌症显示出有希望的临床结果。图6. CAR-T治疗的工作流程② CAR-T细胞治疗的挑战：CAR-T细胞治疗的更广泛应用仍然面临着来自不同方面的挑战。首先，当CAR-T细胞攻击肿瘤细胞时，可能会引起严重的副作用和毒性，可能是致命的。其次，一些CAR-T细胞的细胞毒性不是高度肿瘤特异性的，可能会对正常组织造成损伤。第三，大多数CAR-T细胞产品的制造过程是耗时的，这可能会导致一些患者的肿瘤在细胞生产窗口期进一步恶化。此外，CAR-T治疗血癌的长期疗效仍需长期随访观察，CAR-T细胞治疗实体瘤的应用有待进一步研究。这些挑战将决定未来整个T细胞工程领域的发展。细胞因子释放综合征(CRS)，也被称为“细胞因子风暴”，是CAR-T治疗最常见的不良反应。大多数CAR-T细胞的临床研究表明，长期疗效不确定，因为癌细胞表达的各种免疫逃逸因子导致T细胞衰老和衰竭。针对实体瘤的CAR-T细胞面临的挑战包括阻断T细胞浸润的血管疾病，有限的TAA选择和肿瘤异质性，这导致了抗原逃逸。CAR-T细胞在实体瘤中的应用需要进一步探索。③ CAR-T细胞改良的策略：利用特异性和广泛的靶向性: CAR-T细胞的长期抗肿瘤功能因输注后肿瘤复发而复杂化。考虑到CAR-T治疗后抗原逃逸的风险，设计针对多个TAAs的双特异性CAR-T是可以采用的。提高CAR-T细胞的适应度，包括活化潜能、增殖能力和生存能力，延长CAR-T细胞在患者体内的生存时间，是提高临床疗效的关键方向之一。降低制造成本: 到目前为止，所有批准的CAR-T细胞疗法都使用自体T细胞来产生治疗产品。生产这种高度个性化的疗法需要很高的成本。除了高成本外，CAR-T细胞疗法的质量和稳定性一直是人们关注的主要问题。自体T细胞在质量和数量上不一致，特别是在接受过大量放疗和化疗的患者中。 毒性控制: CAR-T细胞治疗显示的毒性和副作用表明需要制定一些控制程序来调节CARs的活性。大量的方法已经被用来控制CAR-T细胞的安全性; 其中包括通过安装自杀开关快速清除注入的细胞，这种开关可以由小分子或抗体控制。常用的自杀开关包括诱导型caspase-9 (iCasp9)、单纯疱疹病毒中的胸苷激酶(HSV-TK)和自杀表位。然而，这样的自杀开关清除了所有的治疗CAR-T细胞，从而降低了抗肿瘤反应。因此，不清除CAR-T细胞的非细胞毒性可逆系统正在开发中，并具有保持细胞毒性和控制毒性反应之间平衡的潜力 (表1)。4. NK细胞治疗 (NK cell therapy)NK细胞是另一种重要的免疫细胞类型，可以介导直接细胞毒性。从机制上讲，NK细胞在对抗癌症的第一道防线上发挥着关键作用，通过两种途径介导抗肿瘤作用: 通过释放穿孔后蛋白和颗粒酶或死亡受体的直接细胞毒性，以及通过分泌激活APCs和T细胞的细胞因子和趋化因子的调节作用。因此，除了本文前面讨论的以NK细胞上的ICs为靶点的药物外，利用NK细胞的ACT也在快速发展中。与T细胞类似，NK细胞也可以转导表达CARs。CAR-NK细胞的发展紧随CAR-T细胞治疗的演变，CAR-NK细胞往往直接采用CAR-T细胞的设计。许多临床前研究已经证实了CAR-NK细胞针对其他类型肿瘤的抗肿瘤活性。由于NK的细胞毒性是由 "缺失自我 "的识别引发的，因此NK细胞尤其具有杀死MHC下调的肿瘤细胞的能力。NK细胞对病毒感染的细胞也有特殊的杀伤能力，因此特别适合于治疗HPV或EBV相关的肿瘤。NK细胞毒性可受多种免疫抑制机制的影响，包括IL-10，吲哚胺2,3-双加氧酶，前列腺素E2，转化生长因子β (TGF-β)和缺氧。增强NK细胞的细胞毒性和在体内的持久性被认为是推进NK治疗的主要方向。支持NK细胞维持的细胞因子:IL-15已被确定为增强NK细胞活性的关键细胞因子。在黑色素瘤、结直肠癌、淋巴瘤和肺癌等癌症的同基因小鼠模型中，IL-15的注射具有良好的耐受性，并促进NK细胞的扩增。随着对NK细胞活化和维持的研究越来越深入，未来的治疗方法不仅必须产生肿瘤特异性NK细胞，还必须增加其在体内的持久性，以增强其治疗效力。5. CRISPR技术促进了细胞免疫治疗近年来，CRISPR/Cas9技术极大地提高了我们对肿瘤基因组学的认识，并为癌症免疫治疗做出了贡献。使用该基因组编辑系统，可进一步改造治疗性免疫细胞，以增强肿瘤识别并减少衰竭(图7)。图7. 基于CRISPR技术的免疫治疗工作流程06来自ICB和CAR-T细胞的免疫治疗生物标志物1. ICB的生物标志物PD-L1被作为抗PD-1治疗的第一个生物标志物，被列入pembrolizumab的处方指南中。目前，与免疫疗法疗效相关的常见或潜在的生物标志物，根据其可及性，主要有以下几类：(i) 表面标志物，包括PD-L1和其他一些抑制性受体，可以通过肿瘤组织的免疫组化检查。(ii)基因生物标志物，如肿瘤突变负荷（TMB）、错配修复系统缺陷（dMMR）、高微卫星不稳定性（MSI-H）、新抗原和抗原呈递途径的突变，这些都需要对肿瘤进行基因组分析；以及 (iii) 循环肿瘤DNA（ctDNA），可通过分析外周血获得。这些生物标志物中的一些已经被III期临床试验所验证，并在临床上广泛使用（表2）。2. CAR-T细胞治疗的生物标志物到目前为止，没有生物标记物被用于指导患者，但一些CAR-T细胞的内在和外在因素显示出与治疗反应有趣的相关性。肿瘤抗原的表达。CAR-T细胞作为一种靶向治疗，需要在肿瘤细胞上表达TAA来诱导T细胞活性，这确实是CAR-T细胞疗效最关键的生物标志物。由于肿瘤抗原逃逸是CAR-T细胞治疗后肿瘤复发的主要机制，也有研究发现，下调TAA不是完全丢失，而是抑制CAR-T细胞功能。虽然CAR-T细胞可以被设计成增加其对低水平TAA的敏感性，但TAA的表达密度可能成为一种预测性的生物标志物。07其他类型的免疫疗法肿瘤疫苗：预防性肿瘤疫苗可以预防某些癌症的发展，包括预防宫颈癌的HPV疫苗、阴道癌、外阴癌、肛门癌和尖锐湿疣以及预防肝癌的HBV疫苗。治疗性肿瘤疫苗包括以自由肽或载于APC上的肽的形式注射肿瘤抗原，以激活免疫细胞，恢复其自主抗肿瘤能力。在临床前模型中，治疗性肿瘤疫苗已被证实可以防止癌症生长和转移，并减少终止其他类型治疗后的复发。肿瘤疫苗主要分为以下四种:肿瘤全细胞疫苗、基因工程疫苗、蛋白肽疫苗和树突状细胞疫苗。新抗原和免疫疗法：新抗原是存在于癌细胞上的蛋白质片段，提供了一种实现癌细胞特异性靶向的新方法。新抗原疫苗是根据患者的特定肿瘤情况定制的。生产新抗原疫苗的一般步骤包括(1)肿瘤活检，即从患者身上提取肿瘤样本进行基因组纯化; (2)对肿瘤细胞和正常细胞的全外显子组测序，使研究人员能够寻找肿瘤细胞中独特的突变;(3)特异性新抗原的预测和筛选; (4)开发个性化疫苗，这是基于预测的新抗原，可以通过多种方法实现，包括多肽、mRNA和DC。最关键和最具挑战性的一步是患者特异性新抗原的鉴定。溶肿瘤病毒：有额外病毒感染的癌症患者通常病情恶化。然而，病毒也可以被修改为专门针对癌细胞。这些“溶瘤病毒”是通过基因组编辑和大规模筛选产生的，其解读包括对癌细胞的裂解能力，同时保留正常细胞。由此产生的溶瘤病毒抗原可以复制并随后溶解肿瘤细胞，从而向肿瘤部位释放更多的病毒颗粒。因此，小剂量的病毒可以在体内扩增。溶瘤病毒具有介导肿瘤抗原扩散的能力，可导致浸润肿瘤的淋巴细胞增多，增强了ICB治疗的抗肿瘤疗效。另一种方法是使用溶瘤病毒作为载体，结合细胞免疫治疗。通过额外的基因工程，病毒的细胞溶解功能可以被抑制，同时允许合成分子的表达。08靶向抑制性的肿瘤微环境巨噬细胞：这些先天免疫系统的“士兵”清除了受损、衰老和危险的细胞，但在癌症中，巨噬细胞促进了它们的免疫逃逸，已成为药物开发的一个重要领域。巨噬细胞有多种功能，包括清除细胞碎片和病原体，调节炎症反应。巨噬细胞也是高度可塑性的细胞，可以根据微环境刺激和信号从一种表型转换到另一种表型。巨噬细胞的激活状态通常分为两类:M1型巨噬细胞和M2型巨噬细胞(图8)。某些M2巨噬细胞亚群参与促进肿瘤进展和介导免疫抑制。从机制上讲，已发现肿瘤将单核细胞和巨噬细胞招募到TME，并将它们极化为M2样表型。巨噬细胞靶向癌症治疗的中心目标是将肿瘤相关巨噬细胞(TAMs)重编程为促炎(抗肿瘤)亚型。图8. M1和M2巨噬细胞的特性TAMs上的抑制和刺激分子：最成熟的针对TAMs的方法是阻断集落刺激因子-1（CSF-1，也称为M-CSF）/CSF1R轴。这种方法减少了TAMs的数量，这也可能与TAMs向M1表型的再极化有关。TAMs的致瘤功能也可以由TGF-β介导，TGF-β是一种抗炎分子，通常在损伤修复过程中由巨噬细胞表达。在一个小鼠模型中，阻断TGF-β并同时用STING激动剂治疗，通过上调I型干扰素的表达而导致肿瘤的消退。Toll样受体（TLRs）参与先天免疫感应。TLR激动剂可以增加单核细胞的招募/浸润，并诱导巨噬细胞向促炎症表型重新极化。TAMs也表达CD40，CD40激动剂可以防止肿瘤生长和减弱抗药性。这些抑制性（CSF1R、TGF-β）和刺激性（TLRs、CD40）分子都可以用来恢复TAMs的促炎症功能。CD47又称整合素相关蛋白，属于免疫球蛋白超家族，通过与巨噬细胞或树突状细胞表面的信号调节蛋白α (SIRPα)结合，调节细胞增殖、迁移和凋亡。CD47在大多数肿瘤细胞表面过表达。阻断CD47/SIRPα通路可诱导巨噬细胞靶向肿瘤的吞噬功能，这在小鼠异种移植模型中得到证实。工程巨噬细胞：巨噬细胞治疗的发展需要增加靶向激活受体和更持久的M1巨噬细胞极化方法。利用基因修饰增强巨噬细胞的抗肿瘤能力逐渐引起了人们的关注。一个直接的策略是耗尽抑制信号，如SIRPα。SIRPα缺失的巨噬细胞在联合放疗中具有抗肿瘤作用。另一种方法是设计巨噬细胞表达CARs (CAR-Ms)(图9)。CAR-Ms还诱导周围TME的促炎特征。M2巨噬细胞的存在不影响CAR-M细胞的肿瘤杀伤能力，突出了其对TME免疫抑制的抵抗力。此外，CAR-Ms表现出更强的T细胞刺激能力，能够在吞噬后向T细胞呈递抗原，招募静止和激活的T细胞到肿瘤。图9. CAR-M治疗的多效抗肿瘤机制靶向骨髓来源抑制细胞(MDSCs)：MDSCs起源于造血干细胞（HSCs），是骨髓造血功能改变的结果。这种短暂的骨髓增生在刺激物被移除后会终止，骨髓细胞的平衡也会随之恢复。然而，在慢性炎症、癌症和自身免疫性疾病中，持续的骨髓造血可能发生，以防止宿主广泛的组织损伤，不断产生IMCs。这些细胞具有明显的特征，如不成熟的表型和形态，相对较弱的吞噬功能，以及抗炎和免疫抑制功能。异常的骨髓细胞对其他免疫细胞有抑制作用。此后，人们采用表面标志物Gr-1和CD11b来定义这些免疫抑制性骨髓细胞。在人类中，这些骨髓细胞的表型特征是CD34、CD14和CD15的表达，功能特征是它们能够抑制T细胞的激活。MDSCs是指一组异质细胞，可大致分为粒细胞（G-MDSCs或PMN-MDSCs）和单细胞（M-MDSCs）亚型。MDSCs的存在是肿瘤进展的基本特征之一。MDSCs发挥多种功能，影响T细胞、Treg细胞、DC细胞和NK细胞（图10）。目前，MDSC靶向治疗大致可分为五种类型：(i) 抑制MDSCs扩张和招募的疗法；(ii) 恢复正常骨髓分化的疗法；(iii) 针对MDSCs上IC分子的疗法；(iv) 阻断MDSCs分泌的抑制性分子的疗法；(v) 直接耗尽MDSCs的疗法。图10. MDSCs的功能靶向B细胞：肿瘤相关B细胞(TABs)。肿瘤环境中的B细胞(命名为TABs)同时具有促炎和抗炎功能，抗炎B细胞的丰富程度与黑色素瘤对ICB治疗的耐药性相关。TAB在肿瘤组织中的第三淋巴组织结构(TLSs)中富集，在那里它们可以被激活来识别癌细胞。肿瘤中TLSs中B细胞水平高的NSCLC患者更有可能对免疫治疗产生良好反应。IDO是一种色氨酸代谢酶，可将色氨酸转化为犬尿氨酸，并在多种类型的肿瘤中过度表达。肿瘤抑制基因BIN1对IDO的表达有负向调节作用。在小鼠模型中，BIN1的耗尽已被证实能诱导IDO的表达和对肿瘤的免疫抑制。IDO可以增强癌细胞的运动能力，抑制肿瘤靶向T细胞的增殖和功能。IDO靶向药物在临床前模型中作为单药显示出疗效，但与靶向CTLA-4或PD-1/PD-L1的ICB联合使用可以更有效。目前主要有四种针对IDO的小分子抑制剂正在进行临床研究：indoximod、navoximod、epacadostat和BMS-986205。IL-41可增强肿瘤的侵袭性，抑制抗肿瘤免疫。靶向IL-41可能是一种新的免疫治疗途径。腺苷(Adenosine)是RNA合成的重要组成部分。然而，腺苷也被证明可以抑制T细胞在TME中的功能。CD39是一种参与细胞外腺苷产生的酶，在各种人类肿瘤中高度表达。此外，TME中CD39表达水平升高的多种细胞类型包括血管内皮细胞、成纤维细胞和一些免疫细胞。CD39已被发现在多种免疫细胞中发挥重要作用。因此，CD39联合ICB可能成为一种新的肿瘤免疫治疗方式。09结论和展望这篇文章介绍了肿瘤免疫治疗的历史，深入探讨了癌症免疫治疗的不同策略，包括IC和刺激性分子靶向药物、细胞免疫治疗和抑制性TME靶向策略。此外，作者还讨论了与ICB和CAR-T治疗的临床疗效相关的生物标志物。总之，肿瘤免疫学研究与免疫细胞的先进技术相结合，将为癌症免疫治疗的未来发展指明方向。癌症免疫治疗的发展需要更多的临床和基础研究项目的整合，从而能够全面分析未满足的临床需求，进而指导研究方向。参考文献：Wang DR, Wu XL, Sun YL. Therapeutic targets and biomarkers of tumor immunotherapy: response versus non-response. Signal Transduct Target Ther. 2022 Sep 19;7(1):331. doi: 10.1038/s41392-022-01136-2. PMID: 36123348; PMCID: PMC9485144.文章信息源于公众号医药速览登，载该文章目的为更广泛的传递行业信息，不代表赞同其观点或对其真实性负责。文章版权归原作者及原出处所有，文章内容仅供参考。本网拥有对此声明的最终解释权，若无意侵犯版权，请联系小编删除。学如逆水行舟，不进则退；心似平原走马，易放难收。行舟Drug每日更新 欢迎订阅+医药大数据|行业动态|政策解读