嵌合抗原受体T细胞治疗相关细胞因子释放综合征的管理

嵌合抗原受体T（CAR-T）细胞治疗作为一种新兴的肿瘤免疫治疗手段，近年来取得了极大的进展，尤其是在复发/难治性恶性B细胞肿瘤的治疗方面具有巨大的潜力。目前，全球已有多所医疗机构注册开展了针对急性淋巴细胞白血病（ALL）[1]–[8]、慢性淋巴细胞白血病（CLL）[7]–[14]、非霍奇金淋巴瘤（NHL）[12]–[19]的临床试验，通过向患者体内输注经过改造的T细胞而特异性杀伤表达相应抗原的肿瘤细胞而取得了振奋人心的治愈率。

细胞因子释放综合征（CRS）为CAR-T细胞治疗的常见并发症，甚至可危及生命[20]–[21]。CAR-T细胞输注到体内后，由于嵌合抗原受体与相应的肿瘤相关抗原特异性结合，CAR-T细胞被激活并开始增殖，引发细胞因子级联释放，介导多类免疫反应，从而引起发热、低血压、呼吸困难、凝血障碍、终末器官障碍[22]等临床表现，即CRS。本文对CAR-T治疗相关CRS的临床特征、监测、治疗及预防方法进行综述。

一、针对恶性B细胞肿瘤的CAR-T临床试验

综合已发表的文献，我们对部分临床试验的具体方案、治疗有效率及CRS相关情况进行总结（表1）。目前针对恶性B细胞肿瘤的CAR-T产品的主要靶点为CD19及CD20；细胞输注前常进行以环磷酰胺及氟达拉滨为主的减淋巴化疗；细胞输注剂量10⁶~10⁹/kg，并且输注常分多次、递增完成；相较于CLL及NHL来说，ALL的治疗效果普遍较好。在治疗过程中，超过1/2患者出现CRS，最典型的临床症状为发热、寒战、低血压及神经毒性，常伴随TNF-α、IFN-γ、各类白细胞介素及C反应蛋白（CRP）上升，糖皮质激素及细胞因子拮抗剂托珠单抗、依那西普可缓解CRS症状。

表1. 针对恶性B细胞肿瘤的嵌合抗原受体T（CAR-T）细胞治疗临床试验.

试验编号	靶点	诊断（例数）	减淋巴化疗方案	CAR-T细胞输注剂量	有效率a	CRS症状（例数）	CRS相关指标	CRS治疗
NCT00012207[18]	CD20	NHL（7）	环磷酰胺+长春新碱+泼尼松；氟达拉滨+米托蒽醌+地塞米松；131I托西莫单抗	1.0×108～3.3×109/m2共接受3次输注，剂量递增	42.9%（3/7）	寒战（2），疲劳（2），肌痛（1），发热（1）	-	-
IRB98142	CD19/20	NHL（4）	卡莫司汀+环磷酰胺+依托泊苷；氟达拉滨	1×108~2×109/m2共输注3～5次，剂量递增	50%（2/4）	寒战（2），发热（2），贫血（1），肝毒性（1）	-	-
IRB01160[19]
NCT00466531[8]	CD19	CLL（8）	1.5+3.0 g/m2环磷酰胺	（0.4～3.0）×107/kg，连续2 d内完成输注	12.5%（1/8）	发热（8），寒战（5），低血压（2），呼吸困难（1），肾衰竭（1）	TNF-α、IFN-γ、MIP-1α、MIP-1b、GM-CSF	-
NCT00621452[15]	CD20	NHL（3）	1.0 g/m2环磷酰胺	1.0×108～3.3×109/m2共输注3次，剂量递增	33.3%（1/3）	发热（1），低血压（1），低氧血症（1）	TNF-α、IFN-γ、IL-2、IL-4、IL-7、IL-10、IL-12、IL-15、IL-21	-
NCT01044069[2],[5]	CD19	ALL（16）	1.5～3.0 g/m2环磷酰胺	（1.5～3.0）×106/kg，连续2 d内完成输注	87.5%（14/16）	发热（11），低血压（6），神经毒性（6），心脏毒性（2），疲劳（1），寒战（1），低氧血症（1），腹泻（1），呼吸衰竭（1）	TNF-α、IFN-γ、CRP、GM-CSF、IL-5、IL-6、IL-10、sIL-2R、fracktalkine	糖皮质激素，托珠单抗
NCT01626495[1],[3]	CD19	ALL（30）	依托泊苷+环磷酰胺；依托泊苷+阿糖胞苷；环磷酰胺；氟达拉滨；氟达拉滨+环磷酰胺；甲氨蝶呤+阿糖胞苷；环磷酰胺+长春新碱+阿霉素	（0.76～20.60）×106/kg，连续1～3 d内完成输注	90%（27/30）	神经毒性（13），肝毒性（不详），发热（不详），低血压（不详），肌痛（不详），肾功能不全（不详），急性呼吸窘迫综合征（不详），凝血功能障碍（不详）	IFN-γ、IL-6、sIL-2R、CRP、铁蛋白、D-二聚体、纤维蛋白原、凝血酶原、APTT	糖皮质激素，托珠单抗，依那西普
NCT01735604[16]	CD20	NHL（7）	环磷酰胺+长春新碱+依托泊苷+地塞米松；环磷酰胺+长春新碱+地塞米松；环磷酰胺+阿霉素+长春新碱+依托泊苷+地塞米松；甲泼尼龙+依托泊苷+卡铂+阿糖胞苷	（0.36～2.35）×107/kg，连续3～5 d内完成输注	71.4%（5/7）	发热（4），疲劳（2），多汗（2），厌食（1），胸腔积液（1）	TNF-α、IFN-γ、IL-2、IL-4、IL-6、IL-10、IL-12、血管内皮生长因子、颗粒酶A	糖皮质激素，依那西普
NCT00924326[12]–[13],[23]	CD19	CLL（4），NHL（11）	60或120 mg/kg环磷酰胺（−6 d）+25 mg/m2氟达拉滨（−5～−1 d）	（1～5）×106/kg，单次输注	80%（12/15）	发热（12），败血症（6），低血压（4），神经毒性（3），头痛（3），疲劳（3），肾衰竭（3），低氧血症（2），血栓（2），肝毒性（2），呼吸困难（2），腹泻（1），厌食（1），恶心（1）	IFN-γ、IL-2、IL-6	托珠单抗
NCT01593696[6]	CD19	ALL（20），NHL（1）	25 mg/m2氟达拉滨（−4～−2 d）+900 mg/m2环磷酰胺（−2 d）	（0.03～3.00）×106/kg，单次	66.7%（14/21）	发热（9），低钾血症（9），低血压（4），神经毒性（4），低氧血症（2），急性肾损伤，心脏骤停，肺水肿，呼吸衰竭	IFN-γ、IL-6、CRP	糖皮质激素，托珠单抗
NCT01029366[9]–[11]	CD19	CLL（14）	苯达莫司汀；喷司他丁+环磷酰胺；氟达拉滨+环磷酰胺	（0.14～11.00）×108/kg，连续3 d内完成输注	57.1%（8/14）	神经毒性（5），发热（不详），低血压（不详），寒战（不详），疲劳（不详）、头痛（不详），肌痛（不详），呼吸困难（不详），心功能不全（不详），多汗（不详）	sIL-2R、CRP、铁蛋白	糖皮质激素，托珠单抗

注：NHL：非霍奇金淋巴瘤；CLL：慢性淋巴细胞白血病；ALL：急性淋巴细胞白血病；CRS：细胞因子释放综合征；TNF：肿瘤坏死因子；MIP：巨噬细胞炎性蛋白；GM-CSF：粒巨噬细胞集落刺激因子；CRP：C反应蛋白；sIL-2R：可溶性白细胞介素-2受体；Fracktalkine：分形趋化因子。^a治疗有效包括完全缓解及部分缓解。-：无数据

CRS相关临床症状中，神经毒性尤其值得我们注意，已有数例致死性脑水肿见诸报道[24]–[25]。Hu等[26]在发生严重脑水肿的受试者脑脊液中检出大量CAR-T细胞及炎性细胞因子，推测外周血肿瘤细胞可通过血脑屏障进入脑脊液，从而激活脑脊液内CAR-T细胞，并引发颅内CRS。由于细胞因子拮抗剂无法穿透血脑屏障，在出现不可控的神经毒性时，应尽快使用糖皮质激素进行治疗。

大多数情况下，CRS的发生发展与体内CAR-T细胞的增殖情况是一致的[1]–[3],[11]。外周血中CAR-T细胞越丰富，与肿瘤细胞相遇从而被激活的概率也越高，释放出的细胞因子相应越多，发生CRS的频率越高。部分试验表明，CRS的发生与疾病对治疗的反应相关，发生较重CRS者对治疗的反应率较高。在Porter等[11]的临床试验中，8例发生2~4级CRS的患者中6例对治疗发生反应，而6例发生0/1级CRS的患者中2例对治疗发生反应（P < 0.05）。因此，CRS的发生在一定程度上可以提示受试者对CAR-T细胞治疗的反应。

二、用于CRS监测的生化指标

在已开展的临床试验中，研究者们为更好地评价患者对治疗的反应性，从细胞输注前开始直至细胞输注后连续数天对多项生化指标进行了监测，包括TNF-α、IFN-γ、各类白介素、巨噬细胞炎性蛋白（MIP）、GM-CSF、fractalkine（趋化因子CX3C亚家族成员）、CRP、铁蛋白、凝血指标、血管内皮生长因子、颗粒酶等。根据对数据的分析，推荐TNF-α、IFN-γ、IL-6及CRP作为CAR-T治疗期间常规监测指标。

1．细胞因子：CRS的本质是相当数量的淋巴细胞（B细胞、T细胞、NK细胞）和（或）髓细胞（巨噬细胞、树突状细胞、单核细胞）被激活并释放多类炎性细胞因子而引发的临床综合征，故细胞因子水平可准确反映CRS的状态。其中，TNF-α、IFN-γ、IL-6为最常检测到的上升指标，推荐作为常规检测项目。应该注意的是，由于患者个体细胞因子基础水平不同，细胞输注后细胞因子增长倍数、净增长数值或增长率比细胞因子绝对水平更能反映CRS严重程度。

2．CRP：多个临床试验发现CRP与IL-6浓度关系紧密，出现CRS的患者中CRP水平也相应升高，且其水平高低与CRS严重程度成正比[3],[5]–[6],[11]。在临床实际操作中，CRP的检测相对细胞因子来说更加简便、经济，因此，CRP可以辅助细胞因子来反映CRS的严重程度。然而，由于CRP水平升高也常由感染等其他因素引起，所以应根据患者其他相关生化指标及具体临床症状加以鉴别，以免治疗不当、延误病情。

3．铁蛋白：Porter等[11]及Grupp等[1]在其临床试验中发现铁蛋白在严重CRS患者中也有明显升高，这或许提示CRS与巨噬细胞活化综合征（MAS）及嗜血细胞综合征（HLH）存在一定的关联。尽管还未证明铁蛋白水平能够预测CRS严重程度，我们仍然可以将其作为一个简单易测的生化指标，与CRP一同用于反映CRS发展情况及CRS对相应药物治疗的反应性。

4．凝血指标：在Grupp等[1]针对ALL的临床试验中，部分受试者出现凝血功能异常，伴D-二聚体升高，纤维蛋白原（FIB）降低。Mei等[27]在利用CD19 CAR-T细胞治疗一例B-ALL患儿时，发现D-二聚体、纤维蛋白降解产物（FDP）、APTT升高，FIB降低，且其变化与IL-6、IL-10等一致。考虑到CRS本质为炎症反应，而凝血过程又与炎症反应息息相关，故可在治疗过程中监测凝血功能，作为一项参考。

三、CRS的治疗策略

CRS是CAR-T细胞治疗中最常见的不良反应之一，其本质是一种免疫反应，由于多种细胞因子水平升高而引发各种临床症状。轻度CRS仅仅表现为一过性的发热、疲劳、肌痛、恶心等，常可自行缓解，无需特殊治疗。中重度CRS可以表现为呼吸困难、进展性低血压、急性肾衰竭、神经精神系统异常等，此时不仅需要对症进行机械通气、升压、透析等治疗，还需要针对CRS的本质进行免疫抑制治疗，以有效控制CRS的进展。

Lee等[28]总结其使用CAR-T细胞治疗的临床经验，提出新型CRS分级系统（表2），以便在最小化毒性反应的同时使患者从治疗中获益最大。该系统专门针对CAR-T细胞治疗过程中出现的CRS，根据患者个体所产生的不同程度毒性反应将CRS划分为5个等级，并提出相应治疗措施。

表2. 嵌合抗原受体T（CAR-T）细胞治疗相关细胞因子释放综合征（CRS）分级系统.

等级	表现	治疗措施
1	症状不危及生命，仅需对症治疗	密切监护，支持治疗，评估感染，监测体液平衡，按需使用解热镇痛药
	发热、恶心、疲劳、头痛、肌痛、萎靡等
2	症状需要适度干预，并对干预有应答
	缺氧（需氧量<40%）	密切监护，支持治疗，监测心脏及其他脏器功能，老年或合并并发症的患者可使用托珠单抗和（或）糖皮质激素
	低血压（需要补液或低剂量单种升压药）
	2级器官毒性
3	症状需要积极干预，并对干预有应答
	缺氧（需氧量 ≥ 40%）	密切监护，支持治疗，使用托珠单抗和（或）糖皮质激素
	低血压（需要高剂量或多种升压药）
	3级器官毒性或4级转氨酶升高
4	症状危及生命
	需要机械通气	密切监护，支持治疗，使用托珠单抗和（或）糖皮质激素
	4级器官毒性（不包括转氨酶升高）
5	死亡

注：2~4级器官毒性根据常见不良反应事件评价标准（v4.0）评定

在中重度CRS治疗中，免疫抑制药物占有重要地位，临床上主要应用如下两种：

1．细胞因子拮抗剂：CAR-T细胞治疗相关CRS涉及多种细胞因子的释放，因此，特异性细胞因子拮抗剂的应用可以获得相应的疗效。CRS中主要细胞因子的来源、生理学作用及产生的相应临床症状见表3[29]。

表3. 细胞因子释放综合征（CRS）相关细胞因子及其特征[29].

细胞因子	来源	主要靶点及生理作用	相关CRS症状
IFN-γ	NK细胞，Th1细胞，Tc细胞	巨噬细胞：经典激活；T细胞：Th1分化；B细胞：刺激抗体类型向调理素方向转变；各种细胞：上调MHC表达，促进抗原提呈	发热，寒战，头晕，头痛，疲劳
TNF-α	巨噬细胞，NK细胞，T细胞	内皮细胞：激活（炎症）；中性粒细胞及巨噬细胞：促进抗微生物活性；肝脏：合成急性期蛋白	流感样症状，发热，僵直，水样腹泻，血管渗漏，抑制心肌收缩性及血管肌张力，肺损伤，合成急性期蛋白
IL-1β	巨噬细胞，树突状细胞，成纤维细胞，内皮细胞，肝细胞	内皮细胞：激活（炎症，凝血）；肝脏：合成急性期蛋白	流感样症状，血管渗漏，抑制心肌收缩性，肺损伤
IL-2	T细胞	T细胞：增殖及分化为效应细胞和记忆性T细胞；NK细胞：增殖及分化；B细胞：增殖及合成抗体	流感样症状，血管渗漏，抑制心肌收缩性
IL-6	T细胞，单核细胞，巨噬细胞，成纤维细胞，内皮细胞	增强免疫应答；B细胞：浆细胞增殖；中性粒细胞：刺激其在骨髓产生；肝脏：合成急性期蛋白	发热，寒战，恶心，呕吐，疲劳，血管渗漏，肺损伤
IL-10	Th2细胞，巨噬细胞	巨噬细胞及树突状细胞：抑制IL-12，共刺激分子及MHCⅡ类分子表达	发热，头痛，背痛，头晕
IL-12	巨噬细胞，树突状细胞	T细胞：Th1分化；NK细胞及T细胞：合成IFN-γ，增加细胞毒性	发热，寒战，恶心/呕吐，低血压，厌食，肌痛，疲劳，肝毒性

注：NK细胞：自然杀伤细胞；Th细胞：辅助性T细胞；Tc细胞：细胞毒性淋巴细胞；MHC：主要组织相容性复合体

目前，抗IL-6受体单克隆药物托珠单抗已广泛应用于CAR-T所引起的CRS中[1],[3],[5]–[6],[11],[13]。托珠单抗可使临床症状快速缓解，且不会抑制CAR-T细胞增殖或降低其抗肿瘤活性。Lee等[28]建议成人患者托珠单抗剂量为4 mg/kg、儿童为8 mg/kg。发热及低血压等症状通常在给药后数小时内缓解，若在24 h内症状仍无改善，可重复给药1次和（或）加用其他免疫抑制剂（如糖皮质激素）。此外，由于在CRS中经常观察到TNF-α升高，故部分研究者使用TNF-α抑制剂依那西普进行治疗，也取得了不错的疗效[1],[16]。根据CRS病理生理学特点，我们可以推测其他特异性细胞因子拮抗剂（如另一种TNF-α抑制剂英夫利西、IL-1受体拮抗剂阿那白滞素）也可能具有潜在治疗作用，或可在今后的研究中进行尝试与探索。

2．糖皮质激素：糖皮质激素是一类常用的免疫抑制剂，在多个临床试验中被用来控制严重的CRS，可以快速有效地降低细胞因子水平，使临床症状得到缓解。Lee等[28]推荐使用甲泼尼龙，初始剂量为2 mg·kg⁻¹·d⁻¹，依据病情变化逐渐减量。此外，考虑到地塞米松相对于甲泼尼龙具有更低的神经毒性及更强的血脑屏障渗透能力[30]，在出现严重神经系统不良反应的患者中，部分研究者倾向于使用地塞米松，剂量为每8或12 h 20 mg[2]，或每6 h 10 mg[31]。然而，应用糖皮质激素后，在细胞因子水平快速下降的同时，体内（对外周血、骨髓、脑脊液等）CAR-T细胞数量也会大幅度下降而影响疗效[2],[5],[16]。

Davila等[5]将出现严重CRS的患者随机分为糖皮质激素和托珠单抗治疗组，两组患者对两种药物起反应的时间相近，而糖皮质激素组体内CAR-T细胞数量下降比后者多5倍，且在经过细胞治疗达到分子学完全缓解（CRm）后均有复发，提示糖皮质激素会减弱CAR-T细胞治疗的效果。因此，考虑到糖皮质激素对整体免疫系统的影响较大，且会对CAR-T细胞治疗造成潜在不良影响，我们推荐托珠单抗作为严重CRS的一线用药，仅在托珠单抗无法控制病情时加用糖皮质激素。

四、预防CRS发生的要点

1．降低细胞输注时肿瘤负荷：在CAR-T细胞输注时肿瘤负荷越大，则CRS的发生率越高、病情越重，这可能与更高水平的T细胞激活有关[1]–[3],[5],[9],[12],[16]。因此，多个研究中心在CAR-T细胞回输前对患者进行减淋巴化疗，使肿瘤负荷降低到一定程度，以减少CRS的发生率及严重程度。

减淋巴化疗药物常包括环磷酰胺[2],[8]–[10],[15],[18],[23]及氟达拉滨[18],[23],[32]等。已报道的临床试验中多为单用环磷酰胺，连续2 d给予1.5 g/m²及3.0 g/m²各1次[8]，或在细胞输注前2 d单次给予1 g/m²[15]，或输注前1 d单次给予1.5~3.0 g/m²[2]。另一部分试验中联合使用环磷酰胺及其他化疗药物（如氟达拉滨25 mg/m²）[6],[23]。

细胞输注前减淋巴化疗不仅可以降低CRS发生率，还有助于CAR-T细胞在体内的增殖及持续存在，具体化疗方案则需临床医师根据患者个体的肿瘤类型及肿瘤负荷而制定。

2．CAR-T细胞输注剂量递增策略：由于CAR-T相关CRS是CAR-T细胞在体内被激活产生细胞因子而引起，且CAR-T细胞在体内扩增可达到1 000倍以上[10]，因此，应限制首次输注的细胞数量。高剂量的CAR-T细胞输注可能会导致CRS出现得更早。Morgan等[21]曾报道1例接受单次剂量为10¹⁰/kg CAR-T细胞输注的患者，在细胞输注15 min后即出现肺水肿，尽管及时给予机械通气及地塞米松治疗，仍于5 d后死亡。目前较常见的细胞输注剂量在10⁶~10⁹/kg之间，可以基本认为是安全范围。

多个临床试验均严格遵循了剂量递增策略[5],[7]–[9],[15],[18]–[19]。在连续数天的细胞输注过程中，一旦观察到某次输注后出现不良反应，则应根据拟定的试验方案取消下次输注或在下一次输注时维持前次剂量，以避免发生严重不良事件。

由于各临床试验中嵌合抗原受体的结构、T细胞培养方法及患者纳入标准不同，无法对剂量递增方案做出统一规定，临床医师应该根据临床前实验结果，结合患者个体肿瘤类型、肿瘤负荷作出具体调整。

3．引入自杀基因iCasp9：CAR-T相关CRS与使用单抗药物引起的CRS不同之处在于，单抗药物具有一定的半衰期，可通过体内循环代谢消除掉，从而在源头上终止CRS；而CAR-T细胞可在体内不断增殖，甚至可以转化为记忆细胞[9]，持续产生细胞因子。为解决这一问题，研究者们致力于设计短寿命CAR-T细胞，如引入iCasp9基因，实现对CAR-T细胞凋亡的可控性[33]。

通过将人caspase9融合到经过改良的人FK506结合蛋白上，从而使其可被生物惰性小分子药物AP1903二聚化，发生激活，继而诱导含有iCasp9基因的T细胞凋亡[34]。此技术的疗效与安全性已在异体造血干细胞移植的临床试验[35]–[37]中被证实，一旦发生严重移植物抗宿主反应，则立即使用AP1903，在2 h内可以使90%以上改造T细胞发生凋亡，迅速消除不良反应。引入iCasp9基因的CAR-T细胞临床前实验已在部分机构开展，无论是在体外还是体内实验中，小分子二聚化药物均可有效诱发CAR-T细胞发生快速凋亡[38]–[39]。自杀基因的引入，可能为CAR-T治疗提供更深层次的安全保障。

4．细胞因子基因多态性检测：细胞因子基因多态性也可影响CRS的发生。2010年Morgan等[21]报道了1例在抗ERBB2 CAR-T细胞治疗过程中死亡的受试者，该患者在完成细胞输注后15 min即出现肺水肿，1 h后转入ICU并行气管插管，后发生严重低血压，给予升压药治疗，5 h后开始使用地塞米松。然而患者在随后的5 d内出现进展性低血压、心跳过缓及胃肠道出血，最终死亡。死亡后血清学检查显示IFN-γ、GM-CSF、TNF-α、IL-6、IL-10在细胞输注后均快速显著上升，最终级联细胞因子风暴引起多器官衰竭，造成患者死亡。基因学检测显示，该患者IL-6、IL-10基因型会引起相应细胞因子高水平释放，揭示了该患者发生严重CRS的原因。因此，我们可以在治疗前对相应细胞因子基因型进行检测，可在一定程度上预测该患者是否容易出现严重CRS，从而做好防范措施。

五、结语

关于CAR-T细胞治疗的研究正在全球升温，其对于复发/难治性恶性B细胞肿瘤的疗效已得到了多个临床试验的证实。为将这一技术推广使用，我们仍需克服其带来CRS等不良反应的难题。在今后的研究中，应更加关注如何解决与预防CAR-T相关不良反应，使CAR-T细胞治疗的安全性得到提高，造福广大患者。

Funding Statement

基金项目：国家自然科学基金（81570116）