学术速递 | 陈赛娟院士/糜坚青主任医师团队揭示细胞免疫治疗中细胞因子释放的时序变化特征及CAR-T再扩增的分子机制
2024-01-26 17:22:33来源：瑞金医院国家转化医学研究中心阅读：59次
2024年1月，陈赛娟院士/糜坚青主任医师团队在《Nature Communications》杂志发表题名为“Neutrophil activation and clonal CAR-T re-expansion underpinning cytokine release syndrome during ciltacabtagene autoleucel therapy in multiple myeloma.”——中性粒细胞活化以及克隆性CAR-T再扩增拓宽了西达基-奥伦塞治疗多发性骨髓瘤所致细胞因子释放综合征基础的研究论文。
瑞金医院国家转化医学研究中心陈赛娟院士、血液内科糜坚青主任医师为论文的共同通讯作者，血液内科杨双双博士研究生、许捷副主任医师、国家转化医学研究中心代雨婷副研究员为论文的共同第一作者。
doi:10.1038/s41467-023-44648-3.
CAR-T治疗中CRS的发生发展过程图
近十年，CAR-T治疗在血液系统恶性肿瘤中取得了突破性进展。尽管CAR-T的治疗效果振奋人心，但是毒性反应仍不可忽视，其中以细胞因子释放综合征（CRS）最为常见。据报道，在急性B淋巴细胞白血病、B细胞淋巴瘤以及多发性骨髓瘤的CAR-T治疗中，重度CRS发生率分别达46%、13%和41%。
CRS是CAR-T治疗中不可避免的细胞免疫应答过程。适度的CRS有利于肿瘤细胞的清除，但是过度的CRS可能会造成多器官损伤，甚至危及生命。CRS发生机制复杂，尚没有工作深入分析人体内CAR-T相关CRS的产生及其动态发展进程。
Ciltacabtagene autoleucel (Cilta-cel, 早前名为LCAR-B38M)是一个双表位的靶向BCMA的CAR-T产品，在复发/难治性多发性骨髓瘤（R/RMM）患者中取得突出疗效。该产品已被美国FDA、欧洲药品管理局、日本监管机构审批上市。
陈赛娟院士和糜坚青主任带领团队，在经Cilta-cel治疗的R/RMM外周血样本中，开展了多层面的细胞因子谱、基因转录组研究，揭露了“信号通路激活-细胞因子释放-临床症状表现”作用轴的时序变化特征，展示了急性炎症反应的级联式发展过程。同时，研究指出，CAR-T细胞的再扩增可以由多个因素而触发，其所产生的免疫反应可能会较单一肿瘤抗原激发的CRS更剧烈。
目前美国FDA正在关注已上市的CAR-T产品是否有诱发T细胞肿瘤的风险。而本项工作是继抗CD19 CAR-T（CTL019，Kymriah）后，第二个研究报道CAR-T克隆性扩增的论文。与CTL019不同的是，该研究在一例致死性CRS患者中，发现CAR-T呈现单克隆性扩增的特征，其含有TET2基因的功能缺失性体细胞突变，该突变在采集患者自身T细胞来制备CAR-T前，已经占到T细胞0.27%，所以很可能在第一次CRS未完全褪尽的状态下，CAR-T细胞受到外源性应激反应，导致含有突变的细胞群体获得生长优势；通过T细胞受体（TCR）抗原数据库筛查、转录组序列比对及实验验证，研究发现，该单克隆在二次扩增初期，可能受到HHV7病毒激活的TCR依赖的免疫应答后，增殖能力进一步提升。同时，该研究也提出了避免该严重副作用的措施，如CAR-T制备前检测克隆性造血相关基因突变、输注人丙种球蛋白提高免疫力及早期使用细胞因子靶向药，来减少CAR-T克隆性扩增的可能性及其导致重度CRS的风险。
该研究可以为临床工作者提供及时、精准的靶向药和治疗窗的选择；同时提出，针对CAR-T再扩增现象，需要更加严密的监测和有效的医疗管理，以降低重度死亡风险。
【Abstract】
Cytokine release syndrome (CRS) is the most common complication of chimeric antigen receptor redirected T cells (CAR-T) therapy. CAR-T toxicity management has been greatly improved, but CRS remains a prime safety concern. Here we follow serum cytokine levels and circulating immune cell transcriptomes longitudinally in 26 relapsed/refractory multiple myeloma patients receiving the CAR-T product, ciltacabtagene autoleucel, to understand the immunological kinetics of CRS. We find that although T lymphocytes and monocytes/macrophages are the major overall cytokine source in manifest CRS, neutrophil activation peaks earlier, before the onset of severe symptoms. Intracellularly, signaling activation dominated by JAK/STAT pathway occurred prior to cytokine cascade and displayed regular kinetic changes. CRS severity is accurately described and potentially predicted by temporal cytokine secretion signatures. Notably, CAR-T re-expansion is found in three patients, including a fatal case characterized by somatic TET2-mutation, clonal expanded cytotoxic CAR-T, broadened cytokine profiles and irreversible hepatic toxicity. Together, our findings show that a latent phase with distinct immunological changes precedes manifest CRS, providing an optimal window and potential targets for CRS therapeutic intervention and that CAR-T re-expansion warrants close clinical attention and laboratory investigation to mitigate the lethal risk.
【中文摘要】
细胞因子释放综合征（CRS）是嵌合抗原受体T细胞（CAR-T）治疗最常见的并发症。CAR-T治疗的毒性管理已经得到了极大的改善，但是CRS仍然存在安全隐患。本次研究中，为了理解CRS的免疫学动力学特征，研究者对26例接受CAR-T（西达基-奥伦塞）治疗的复发/难治性骨髓瘤患者的血清细胞因子水平及循环免疫细胞组学进行纵向研究。研究者发现尽管T淋巴细胞和单核/巨噬细胞是CRS中细胞因子的主要来源，但是中性粒细胞的活化在严重症状出现之前更早到达峰值。在胞内，以JAK/STAT为主的信号通路活化早于细胞因子级联反应，并表现出规律的动力学变化。CRS严重性可通过临时性细胞因子分泌特征进行准确描述和潜在预测。值得注意的是，在三名患者中发现了CAR-T再扩增，其中包括一例以体细胞TET2突变、克隆性扩增的细胞毒性CAR-T、广泛上调的细胞因子谱和不可逆的肝毒性为特征的致命病例。总之，研究结果表明，CRS临床表现出现之前具有明显免疫学变化的潜伏期，为CRS治疗干预提供了最佳窗口和潜在靶点，并且CAR-T再扩增需要密切的临床关注和实验室研究以降低致死风险。
作者简介
陈赛娟 中国工程院院士，博士生导师，上海交通大学医学院教授，上海交通大学医学院附属瑞金医院终身教授，国家转化医学研究中心（上海）主任，组学与疾病全国重点实验室主任，上海血液学研究所名誉所长，现任中华医学会副会长；研究方向：血液恶性疾病发病机制和新型靶向治疗研究。
糜坚青 主任医师，博士生导师，上海交通大学医学院附属瑞金医院血液科科主任，上海血液学研究所副所长，现任中华医学会血液分会全国委员，上海医药行业协会血液医学转化专业委员会主任委员，亚太医学生物免疫学会血液分会主任委员；研究方向：血液系统恶性肿瘤和血小板疾病的基础研究与临床诊疗。
杨双双 医师，上海交通大学医学院附属瑞金医院血液内科；研究方向：CAR-T治疗多发性骨髓瘤临床与基础研究。
许捷 副主任医师、副研究员，上海交通大学医学院附属瑞金医院血液内科；研究方向：血液肿瘤细胞免疫治疗的转化医学研究。
代雨婷 副研究员，上海交通大学医学院附属瑞金医院转化医学中心；研究方向：血液肿瘤多组学及免疫微环境。