CAR-T作为一项划时代的癌症疗法，其优异疗效已经在一些血液瘤中得到了充分证明，然而，较为严重甚至可能致死的副作用细胞因子综合征（CRS）和神经毒性等问题仍然是需要迈过去的坎，不单单是副作用本身可能带来的危害，处理副作用需要花费的药物成本管理也对CAR-T治疗造成了很大的障碍。

近日，来自宾夕法尼亚大学米切尔实验室的研究团队可能为CAR-T的CRS问题提供解决方案——给CAR-T穿上一件聚乙二醇“盔甲”，通过这种方式来避免单核细胞与其的作用。

相关成果发表于Nature子刊Nature materials上，论文的第一作者为米切尔实验室的博士后研究员Ningqiang Gong。

CRS问题可能来自于巨噬/单核细胞

严重的CRS通常在注射CAR T细胞后一天内出现，症状包括高烧、呕吐、心血管和呼吸功能不全。如果不进行治疗，这可能导致多器官功能障碍或患者死亡。CRS还伴有神经毒性。然而，神经毒性通常在CRS相关症状消失后延迟数周，并可能导致患者死亡。

在对CRS的临床管理中，中度到重度通常采用抗IL-6受体(IL-6R)抗体Tocilizumab和糖皮质激素进行免疫抑制，但是Tocilizumab却在预防神经毒性方面却没有作用。

而在引起CRS的细胞因子中，起到主要作用的IL-1和IL-6两种主要都是由单核细胞/巨噬细胞（巨噬细胞∈单核细胞）产生的。但是偏偏CAR-T的治疗还无法离开单核细胞，一些研究发现，它们同时对CAR T细胞介导的毒性和肿瘤细胞杀伤至关重要。

虽然至关重要，但物极必反，CRS可能是由此产生的。

研究还表明，CRS期间单核细胞的过度活化是不必要的CAR T细胞-单核细胞相互作用的结果。例如，T细胞表面蛋白CD40 L，CD69，淋巴细胞激活基因和膜表达的TNF-α可以通过细胞间相互作用机制激活单核细胞和巨噬细胞。而受到刺激的单核细胞和巨噬细胞就可能产生众多的细胞因子。

因此，通过控制CAR T细胞-单核细胞的相互作用来减少单核细胞的过度活化可以为CRS和神经毒性的治疗提供一个潜在的解决方案。

通俗地来讲，就是让单核细胞“你别急”。

“叠甲”以避免单核细胞与CAR-T发生作用

之所以采用聚乙二醇(PEG)作为“甲”来叠，是因为PEG是一种已经被FDA批准用于各种生物医学应用的生物材料。

首先为了更好地进行代谢标记，研究人员通过叠氮聚糖（四酰化的N-叠氮乙酰甘露糖胺）去培养CAR T细胞，然后将代谢标记的CAR-T和二苯并环辛烯(DBCO)修饰的PEG——DBCO-PEG结合，DBCO-PEG在培养条件下或动物体内与CAR T细胞表面的叠氮基团发生反应，得到了DBCO-PEG修饰的CAR T细胞，而其中分子量为600kDa的DBCO-PEG修饰的CAR T细胞基本上阻断了所有细胞间的相互作用，并降低了体外单核细胞的活化和细胞因子的释放。

与一般的CAR-T相比，在第10天收集的DBCO-PEG修饰CAR T细胞并没有诱导肿瘤细胞杀伤和细胞因子(IL-6、IL-1、TNF-α)释放，然而，在第15天和第20天收集的CAR T细胞却诱导了大量的靶细胞杀伤和细胞因子释放。

研究人员认为，是因为DBCO-PEG600K逐渐在CAR-T细胞表面稀释，使得细胞之间的作用慢慢恢复。

有趣的是，第15天CAR-T诱导的并没有CRS的元凶IL-6和IL-1，但确实诱导了大量的肿瘤细胞杀伤和CAR T细胞相关细胞因子TNF-α的释放。

CAR-T细胞在体内的扩增高度依赖于肿瘤细胞的识别，然而DBCO-PEG600K修饰的CAR T细胞却阻断了这一路径，肿瘤细胞并不能做到诱导这一CAR-T迅速扩增，而是随着PEG的逐步稀释缓慢扩增。由于CAR T细胞-肿瘤-细胞相互作用比CAR T细胞-单核细胞相互作用恢复得早，这一做法能够令单核细胞被活化之前就能够让CAR-T去杀死肿瘤细胞。

值得一提的是，相比于IL-6R单抗，“叠了甲”的DBCO-PEG600K修饰的CAR T还能够有效减轻神经毒性，因为IL-1是诱导神经毒性的主要细胞因子，由于DBCO-PEG600K并没有诱导IL-1这使得神经毒性得到了减轻。

另外，研究人员还证明，四嗪(Tz)-反式环辛烯(TCO)也可以用于修饰材料，而相比于DBCO-PEG600K和Tz-PEG 1k，Tz-PEG600K的对于神经毒性的减弱效果更好。

研究人员表示，他们建立了一个减少副作用的CAR-T系统，当给予CAR T-叠氮细胞后，可以根据需要添加聚合物间隔物——因此，除非患者出现严重的CRS症状，否则肿瘤杀伤能力不会减弱。

当然这种叠甲法本身也有点不足之处，毕竟PEG本身也有免疫原性。

研究人员认为，由于PEG的使用可能在体内诱导抗PEG抗体的产生，未来的工作将评估不同聚合物的原位结合或纳米/微米颗粒作为控制CRS和神经毒性的替代“隔离剂”。

总结

从思路来看，此前有研究想要通过在CAR-T上加装CD47来避免CAR-T被巨噬细胞“吃掉”，而此次研究则通过为CAR-T叠甲来做到缓慢释放的效果，可以说是为了应对CAR-T的各种问题采取了各种不同的思路和技巧，期望这项研究能够在CAR-T的实际临床转化中添砖加瓦。

参考来源：https://medicalxpress.com/news/2023-09-technique-car-therapies-cancer-cells.htmlGong, N., Han, X., Xue, L. et al. In situ PEGylation of CAR T cells alleviates cytokine release syndrome and neurotoxicity. Nat. Mater. (2023). https://doi.org/10.1038/s41563-023