近年来，CAR-T细胞过继免疫疗法已经愈发受到学界重视。然而目前在抗肿瘤领域，CAR-T治疗仍只能应用于血液肿瘤，且容易发生耐药等问题。在开发进程中，CAR-T技术已经历了多次迭代，如何更安全、有效地应用CAR-T，以及如何在实体瘤中实现CAR-T治疗，都亟待更进一步的探索。近期发表在《美国医学会杂志·肿瘤学》 （JAMA Oncology）上的一篇题为Radiotherapy to Enhance Chimeric Antigen Receptor T-Cell Therapeutic Efficacy in Solid Tumors的综述，对尝试联合放射治疗和CAR-T治疗的相关研究成果进行了归纳汇总。
CAR-T作用机制与迭代史
嵌合抗原受体T细胞（CAR-T细胞）过继免疫疗法已被证实是治疗难治性或耐药性血液肿瘤的有效方案，目前全球已有多款CAR-T治疗获批上市。该疗法基于T细胞工程开发，其使用的嵌合抗原受体（chimeric antigen receptor，CAR）由肿瘤抗原识别抗体、单链可变片段（外域）、连接片段（跨膜域）以及T细胞受体（TCR）信号域（内域）构成。CAR的跨膜结构域通常由CD28组成，也有一些会使用CD4， CD8， OX40或CD3ζ。
第一代CAR由单个细胞内信号模块组成，通过CD3ζ来诱导T细胞激活。而由于抗原提呈细胞（APC）能够通过与CD28的相互作用提供第二种T细胞激活信号，为实现PI3K激活和T细胞的共刺激，第二代和第三代CAR在设计时将CD3ζ受体与2个（第二代）或3个（第三代）信号内域进行了结合，如CD28、OX40或4-1BB。第四代CAR-T则基于第二代，在其基础上添加了细胞因子表达盒，提升了其抗肿瘤疗效；合并的细胞因子包括白介素（IL）-2、IL-10和IL-17等，这些因子都能够促进T细胞的活化、增强患者自身免疫细胞的招募。
图1. CAR-T的设计
尽管CAR-T技术已经进行了多次迭代，其应用依然存在不少局限性。除了治疗方案高度个性化、需要格外注意安全和耐受问题外，能接受CAR-T治疗的患者依然会有30~60%最终复发，亦有一部分患者会出现耐药，如何维持长程使用下的疗效是一大亟待解决的难题。另外，CAR-T治疗目前只能对血液肿瘤起作用，其在实体瘤中的应用仍是举步维艰。学界正在尝试通过联合治疗等方式进一步增强CAR-T的治疗效果，传统放化疗方案也被纳入了联合方案的探索之中。
CAR-T治疗在实体瘤中的应用障碍重重
如前所述，CAR-T治疗对于实体瘤而言疗效有限，且存在长期治疗效果不佳的问题。CAR-T治疗受限的原因复杂，主要涉及：免疫细胞浸润肿瘤的能力、肿瘤微环境的变化、肿瘤抗原的表达、肿瘤血供与氧供情况等。
1. CAR-T细胞浸润肿瘤的能力
既往研究表明，CAR-T治疗实现抗肿瘤效应最关键的条件是工程化的CAR-T细胞能够浸润到肿瘤组织。CAR-T细胞的肿瘤浸润依赖于趋化因子受体的表达，但事实上，肿瘤分泌的趋化因子常常无法与CAR-T识别相匹配。
一些研究给出了潜在的解决方法。临床前数据表明，抗血管生成治疗可以通过上调内皮细胞粘附分子来增强T细胞归集和浸润。在小鼠模型中，联合抗血管内皮生长因子（VEGF），或使用VEGF受体2靶向的CAR-T细胞和外源性IL-2，都被证实能增强CAR-T的归集。设计CAR-T表达调控亚基I锚定干扰物，增强其对趋化因子CXCL10的响应，也能够实现对CAR-T归集的促进。
图2. CAR-T作用机制及在实体瘤中的应用障碍
2. 肿瘤微环境变化对CAR-T的影响
肿瘤微环境分泌的细胞因子能够招募诸如调节性T细胞（Treg）之类的免疫抑制细胞，从而造成肿瘤的免疫逃逸或对治疗的耐药。在肿瘤微环境中，Treg细胞抑制效应T细胞活性，不仅导致患者自身免疫防御机制衰竭，也导致输注的CAR-T细胞衰竭。趋化因子CXCL12或SDF1α是招募Treg细胞的主要趋化因子之一。
骨髓源性抑制细胞分泌的活性氧自由基和抗炎细胞因子（IL-10， TGF-β）也可诱导Treg细胞的浸润；这些细胞表面通常表达免疫检查点分子（如PD-1）。肿瘤相关巨噬细胞（tumor associated macrophages， TAM）可进一步抑制CAR-T细胞的激活，其可通过分泌前列腺素E2和IL-10、趋化因子（如CCL17、CCL18和CCL22）以及潜在PD-L1的表达促进Treg活性；TAM释放的IL-6、IL-1和一氧化氮已被证实与CAR-T细胞治疗的重要不良反应——细胞因子释放综合征密切相关。
3. 肿瘤抗原表达与CAR-T治疗的脱靶效应
“脱靶效应”是CAR-T治疗的一大不良反应，在实体瘤中尤其具有挑战性。大多数已被识别的肿瘤靶标抗原也在正常细胞中表达，尽管表达水平较低，但仍使得CAR-T的的应用受到毒性的极大限制。此外，CAR-T细胞的治疗效果还可能会受到肿瘤内靶向肿瘤抗原的异质性表达的限制，导致产生耐治疗克隆；这也成为亟待解决的瓶颈问题。
在设计CAR、选择最佳靶标时，需要仔细考虑靶向结构的表位、密度以及其与CAR的关联和结合特性。为了达到最高的激活率和最佳的协同刺激效果，实体瘤应用更需要格外注重个体化的CAR设计。
4. 改善肿瘤血供与氧供或有望助力CAR-T治疗实体瘤
与血液肿瘤不同的是，实体瘤大多存在新生血管的结构和功能异常，进而导致局部组织缺氧。局部低氧是实体瘤对包括免疫治疗、放疗和某些化疗在内的治疗产生抵抗的共同机制之一。相关研究显示，在缺氧条件下培养时，CAR-T细胞的细胞因子分泌减少，表型分化程度降低。另外，肿瘤血管对于T细胞的运输和激活也至关重要，故而实体瘤中CAR-T细胞治疗的效果势必受到血管功能异常和缺氧条件的限制。未来的研究将需要明确异常的肿瘤血管和缺氧如何影响CAR-T细胞的功能，以及联合治疗能否通过改善血供和氧供，提升CAR-T治疗的效果。
CAR-T细胞疗法与放疗的联合治疗探索
针对目前CAR-T治疗面临的诸多困境，有研究者认为或可通过联合放疗克服CAR-T的耐药、促进CAR-T的募集、提升CAR-T治疗的效果。放疗可增加多种细胞因子的局部表达，包括IFN-γ及其诱导的趋化因子CXCL9、CXCL10、CXCL11、CXCL16等，这些因子可吸引包括CAR-T在内的淋巴细胞；放疗还可影响肿瘤血管，促进内皮细胞粘连分子的表达；放疗还被证实能诱导内源性靶抗原免疫、促进APC募集；小鼠模型还显示，低剂量放疗可使肿瘤血管正常化、增加T细胞浸润……这些特征都为联合放疗以增强CAR-T细胞疗效的构想提供了理论基础。
1. CAR-T细胞联合放疗的挑战
既往研究已经证实，T细胞活性对放疗的细胞毒性作用至关重要，CAR-T细胞的输注与放疗的使用理论上存在协同作用，但联合方案投入实践仍需面临一系列挑战。有研究显示，放射治疗在增加T细胞向肿瘤富集的同时也可能引起Treg浸润的增加，且Treg的浸润可能呈剂量依赖性增加。Treg细胞比其他T细胞亚群更具抗辐射能力，这也可能成为放疗联合CAR-T的策略带来潜在障碍。
2. 联合放疗的最佳剂量、次数及类型都有待探索
放疗剂量和次数对CAR-T细胞功能和受体-抗原相互作用的影响都尚未明确。临床前研究显示，低剂量放疗或可产生显著疗效。临床前数据表明，放射治疗后的靶抗原释放可能取决于次数和总剂量；单次剂量促进充分免疫反应的阈值为7.5 Gy或更高，但目前相关数据依然不足。在小鼠模型中进行2~8Gy剂量的放射治疗，靶抗原释放和T淋巴细胞启动和杀伤均呈剂量依赖性。靶细胞表面的靶抗原密度与CAR-T细胞的识别和消除密切相关，靶抗原上调可能促进更强的治疗反应。
另一个悬而未决的问题是，当与CAR-T细胞治疗联合使用时，哪种类型的放疗（即近距离放疗、质子治疗或光子照射）能产生最好的结果和最小的副作用风险。迄今为止，大多数研究都集中在CAR-T细胞治疗与光子照射的结合，涉及其他类型的联合方案则知之甚少。
此外，在某些人类肿瘤细胞系中，放疗已被证明可以上调细胞凋亡相关分子Fas的表达，后续研究需要确定如何最有效地诱导癌细胞中Fas的表达，并基于此确认放疗的最佳剂量和次数。放疗和CAR-T治疗联合时达到最佳协同效应的治疗窗也有待探索，确定治疗窗的边界对于疗效和治疗风险控制来说都至关重要。
图3. 放疗增益CAR-T治疗的理论依据
3. 临床数据：CAR-T治疗联合放疗的实践和可行性
CAR-T细胞放射免疫治疗在临床已有一些尝试性的实践，但目前获得的数据仍然有限。一例病例报告显示，难治性弥漫性大B细胞淋巴瘤患者的疼痛病灶经姑息性放疗（4 Gy/5次）后，再接受CD19特异性CAR-T细胞治疗未出现明显的局部不良反应。值得关注的是，尽管患者的肿瘤在CAR-T细胞治疗后2个月内复发，但放射区域在治疗后至少1年没有疾病。与此病例相一致的是，进行了B细胞成熟抗原（B-cell maturation antigen，BCMA）靶向CAR-T细胞治疗的患者，再接受胸椎姑息性放疗或全脑放疗，都仍具有良好的耐受性。还有研究报道，放疗可以安全地用于患者的CAR-T细胞治疗后的挽救性治疗。对比研究显示，在放疗后再接受CAR-T细胞治疗，不仅有更佳的缓解率，不良反应也更少。
4. 放射化疗联合CAR-T治疗：不同化疗方案存在不同效应
也有研究证明了化疗联合CAR-T的可能性，但由于紫杉醇和达卡巴嗪等化疗药物可以抑制T细胞反应，相关联合方案的疗效与安全性仍有待进一步确证。放疗与其他细胞免疫治疗结合的研究也为放射化疗与CAR-T治疗联合方案提供了一些参考。一项III期临床试验评估了放化疗联合自体细胞因子诱导的杀伤细胞免疫治疗对初诊胶质母细胞瘤患者的疗效，但并未取得对比单纯放化疗方案的阳性结果。临床前研究则显示，放化疗（顺铂）和瘤内树突状细胞接种的组合对鳞癌模型小鼠具有协同效应；放疗（20 Gy/次）、化疗（环磷酰胺）联合自体T细胞输注显著延长了乳腺癌模型小鼠的生存期。这也提示不同化疗方案对免疫治疗的效应存在巨大差异。
总结
综上所述，已有很多研究结果支持了CAR-T细胞治疗与放射治疗相结合的潜在可行性和有效性。放疗可使肿瘤血管功能正常化、增加肿瘤中趋化因子的表达，进而促进CAR-T细胞向肿瘤局部浸润。此外，放疗可以增加靶抗原表达，CAR-T细胞可以增强放疗的细胞毒性作用，二者的肿瘤杀伤效果能够协同增益。放疗还可能刺激内源性免疫反应，使得CAR-T细胞的疗效更持久。
尽管目前已经取得了不少积极结果，但相关研究大多为临床前或临床早期，数据证据十分有限。不论是放疗类型、剂量强度，还是放化疗联合方案的尝试，都还存在大片空白。另外，联合治疗是否存在重叠毒性效应等安全隐患，也需要进一步的探索。相关生物标志物的开发也可能为联合治疗策略提供指导，以最大限度地减少患者的不良反应和过度治疗的风险。
Hauth F， Ho AY， Ferrone S， Duda DG. Radiotherapy to Enhance Chimeric Antigen Receptor T-Cell Therapeutic Efficacy in Solid Tumors: A Narrative Review. JAMA Oncol. 2021 Jul 1;7（7）:1051-1059. doi: 10.1001/jamaoncol.2021.0168. PMID: 33885725.
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