CAR-T浸润实体瘤两步：IFN-γ和ICAM-1介导

作为肿瘤T细胞免疫疗法的现阶段的“大哥”，CAR-T面对血液瘤的辉煌“战绩”在实体瘤这里则复制失败。尽管一些CAR-T疗法找到了一些具有高度肿瘤特异性的靶点来达到更突出的疗效，但是同时，一些在小分子或抗体疗法中已验证有效的靶点，换到CAR-T身上却没有那么简单。（CAR-T临床阶段靶点概况及未来）

以合适的抗原靶点为前提的情况下，通常关注肿瘤微环境(TME)对CAR-T疗效的影响。基于肺癌的两项研究表明，T细胞的迁移方向和速度受到肿瘤相关巨噬细胞(TAM)和细胞外基质(ECM)方向、间距和密度的调控，将其隔离在间质中，从而阻碍T细胞和肿瘤细胞之间的相互作用。

而CAR-T究竟是怎样突破TME屏障展开针对肿瘤细胞的细胞毒性杀伤作用的呢？近年来，趋化因子及其受体在在吸引CAR-T细胞和促进其与肿瘤恶性细胞接触方面的重要性获得了关注。CANCER IMMUNOLOGY RESEARCH上的一篇研究通过比较CD20（血液瘤）和EGFR（实体瘤）CAR-T进入肿瘤细胞的活化反应，其结果提示了提高CAR-T实体瘤疗效的方向。

此次使用的CAR-T结构为包含4-1BB共刺激结构域的二代CAR-T，和目前大部分上市和在研的CAR-T一致。

血液瘤

靶点抗原外的调控者ICAM-1

首先在小鼠模型中，CD20 CAR-T与恶性B细胞接触后，胞内Ca2 浓度迅速增加是T细胞激活的最早迹象之一。随着CAR-T与肿瘤细胞相互作用增加，胞内Ca2 浓度也大幅提升。不过其体内持久性相较体外实验有明显下降。

然而，在13个未经治疗的慢性淋巴细胞白血病(CLL)患者血液样本中，作用后能引起胞内Ca2 反应的CD20 CAR-T比例从15%到50%不等，不同患者样本之间差异性明显。

这种变异性似乎与CD20表达无关。这一结果表明，肿瘤细胞表达的其他表面蛋白决定了CD20 CAR-T细胞的反应有效性。经测量患者样本的细胞间粘附分子1（ICAM-1‍）水平，可观察到激活的CAR-T细胞的百分比和ICAM-1的密度之间存在明显的正相关。并且，阻断ICAM-1或其抗原LFA-1表达的结果也印证了这一结论。

ICAM-1缺失降低了CD20 CAR-T细胞的细胞毒性。这些结果表明，恶性B细胞的ICAM-1表达在CD20 CAR-T细胞对其靶细胞的响应性中起着至关重要的作用。

实体瘤

第一步IFN-γ，第二步ICAM-1

不论是在培养的细胞簇中还是患者肿瘤切片样本中，都显示：绝大多数引起胞内Ca2 增加的CAR-T细胞倾向于优先在实体瘤外周活化，形成大量CAR-T-肿瘤细胞偶联物。极少数CAR-T细胞通过与肿瘤岛的肿瘤细胞相互作用而被激活。

那么ICAM-1表达对CAR-T活化的作用是否能在EGFR实体瘤中“复制”呢？

结论是能，但没这么简单。

实际上，在CAR-T作用前的检测发现，胰腺癌细胞和胆管癌细胞中的ICAM-1表达水平极低，相较于恶性B细胞，可谓是微乎其微。因此无法直接观察到ICAM-1水平对CAR-T活化的调控。

而在BxPC3肿瘤中，EpCAM和EGFR呈均匀分布，不具有表面聚集性，也从而表明至少在此类肿瘤中，CAR-T对实体瘤的低疗效并非由表面抗原的表达造成。

扫描分析显示，仅有CD104(整合素b4)和CD49f(整合素a6)在外围富集2-3倍。在BxPC3簇外围CD104的优先表达部分控制了EGFR CAR - T细胞与靶细胞相互作用时的初始反应。在初始的外周激活之后，EGFR CAR-T细胞逐渐迁移到肿瘤细胞区域的中心。

和血液瘤中恰恰相反的是，激活的EGFR CAR-T细胞通过癌细胞介导ICAM-1的表达。ICAM-1的表达受多种炎症细胞因子控制，包括激活的T细胞产生的TNF-α和IFN-γ。在共培养后显示，EGFR CAR-T可增加靶细胞上ICAM-1的表达，而CD20 CAR-T细胞则不能。

二者相比之下，TNF-α诱导BxPC3细胞ICAM-1表达的效果远不如IFN-γ，因此认为IFN-γ的作用更值得关注。EGFR CAR-T细胞能够诱导BxPC3肿瘤细胞中IFN-γ信号的关键分子STAT1的磷酸化。

对透明细胞肾细胞癌(ccRCC)和非小细胞肺癌(NSCLC)的TCGA数据集的分析显示，在人肺鳞癌中，活化的CD8 T细胞、IFN-γ和ICAM-1之间存在正相关。

由此，靶向实体瘤的CAR-T细胞的浸润途径可明确为两步，使CAR-T能够从外周转向肿瘤内部：

（1）外周CAR-T激活后产生IFN-γ，诱导ICAM-1表达上升；

（2）ICAM-1高表达调控CAR-T从优先外周活化转向了优先在肿瘤中心富集，从而和实体瘤内部肿瘤细胞相互作用。

小结

这一研究的结果与CAR-T杀伤肿瘤不需要IFN-γ？的结论相吻合，并更进一步找出ICAM-1这一调控因素。粘附分子中，ICAM-1/LFA-1相互作用干扰，通过抗体或shRNA阻断，阻止CAR-T细胞在肿瘤岛富集。当T细胞受到多种外部刺激时，包括抗原和趋化因子，LFA-1的亲和性和聚集性在一个由内向外的信号传递过程中增加，这促进了整合素与ICAM-1的结合。类似的分子和机制是否也能调控CAR-T细胞的抗肿瘤作用，还仍有待证实。

以EGFR为例，这一靶点在大约40-89%的NSCLC中过表达，并在NSCLC的进展中发挥着重要作用。此外EGFR也是胰腺癌、三阴乳腺癌等恶性实体瘤治疗的潜在靶点。但截至2022年7月，Clinicaltrials.gov上可查到10项关于EGFR CAR-T的临床试验，多数试验地点在国内，适应症倒很丰富。（CAR-T临床阶段靶点概况及未来）比起Claudin18.2这样的“明星”靶点来说，EGFR靶点面对实体瘤的数据还不够亮眼，也存在结构改进的较大需求。

Clinicaltrial.gov上的数据显示，涉及IFN-γ或ICAM与CAR-T治疗的临床试验仅有一项IFN-γ联合CAR-T难治性恶性胸水腹水的临床试验（Sponsor江南大学附属医院），目前尚未开始。

参考资料

1. Kantari-Mimoun C, Barrin S, Vimeux L, Haghiri S, Gervais C, Joaquina S, Mittelstaet J, Mockel-Tenbrinck N, Kinkhabwala A, Damotte D, Lupo A, Sibony M, Alifano M, Dondi E, Bercovici N, Trautmann A, Kaiser AD, Donnadieu E. CAR T-cell Entry into Tumor Islets Is a Two-Step Process Dependent on IFNγ and ICAM-1. Cancer Immunol Res. 2021 Dec;9(12):1425-1438. doi: 10.1158/2326-6066.CIR-20-0837. Epub 2021 Oct 22. PMID: 34686489.
   

2. Salmon H, Franciszkiewicz K, Damotte D, Dieu-Nosjean MC, Validire P, Trautmann A, Mami-Chouaib F, Donnadieu E. Matrix architecture defines the preferential localization and migration of T cells into the stroma of human lung tumors. J Clin Invest. 2012 Mar;122(3):899-910. doi: 10.1172/JCI45817. Epub 2012 Feb 1. PMID: 22293174; PMCID: PMC3287213.