Cancer Cell | 多發性骨髓瘤治療邁入精準化時代——縱向單細胞圖譜揭示BCMA CAR T細胞療效與毒性機制

撰文 | 細胞工程師

多發性骨髓瘤（MM）是一種源于漿細胞的惡性血液腫瘤 ， 盡管蛋白酶體抑制劑、免疫調節劑和抗 CD38單抗等療法顯著改善了患者預后 ， 但大多數患者最終仍會發展為復發或難治性疾病 ， 臨床預后極差 。 近年來 ， 靶向B細胞成熟抗原（BCMA） 的嵌合抗原受體T細胞 （BCMA CAR T） 療法 ， 為這類患者帶來了新的希望 【1】 。 其中 ， idecabtagene vicleucel（Ide-cel）和ciltacabtagene autoleucel（Cilta-cel）相繼獲批 ， 成為治療復發或難治性多發性骨髓瘤（RRMM） 的重要 手段 【2, 3】 。 然而 ， 即便是針對同一靶點的不同 CAR T產品 ， 其療效和毒性也存在 明顯 差異 。 例如 ， Ide-cel與Cilta-cel均靶向BCMA ， 但臨床響應深度和副作用譜系卻不盡相同 。 這背后的細胞與分子機制 尚未 明確 ， 有待進一步研究 。

近日 ， 由德國 Fraunhofer Institute for Cell Therapy and Immunology IZI 、 萊比錫大學醫院和美國紐約紀念斯隆 -凱特琳癌癥中心 的 Maximilian Merz 領導的研究團隊在 Cancer Cell 上發表了題為 A longitudinal single-cell atlas to predict outcome and toxicity after BCMA-directed CAR T cell therapy in multiple myeloma 的研究論文 。 該研究通過對61名接受Cilta-cel或Ide-cel治療 的 RRMM患者進行縱向單細胞多組學 檢測 分析 ， 構建了包含135個外周血樣本 、 約44萬個細胞的動態圖譜 。 研究揭示了Cilta-cel卓越療效背后的關鍵免疫細胞特征 ， 即 CD4 + 細胞毒性T細胞的擴增 ； 發現漿細胞樣樹突狀細胞 （pDC s ） 是除B系細胞外BCMA表達最高的 細胞亞群 ， 提示 BCMA CAR T療法在pDC腫瘤的潛在應用價值 ； 并闡明了 B CMA CAR T細胞擴增、腫瘤負荷與毒性之間的內在聯系 。 該 動態 圖譜為預測療效 、 識別毒性風險以及開發新的治療策略 開發 提供了寶貴的資源 。

BCMA CAR T細胞療法 ， 尤其 是Cilta-cel和Ide-cel ， 已經顯著改變了RRMM的治療格局 。 然而 ， 在真實世界研究中 ， Cilta-cel顯示出比Ide-cel更持久和更深度的緩解 ， 同時也伴隨著不同的 毒副作用 特征 。 兩者 雖然都 靶向BCMA ， 但Cilta-cel獨特的雙BCMA結合域被認為是其高效性的主要原因 【 4 】 。 盡管如此 ， 導致這兩種產品在清除腫瘤細胞能力和毒性譜系上差異的深層生物學機制 ， 仍然是一個 未解之謎 。

傳統的生物標志物研究難以捕捉治療過程中免疫系統的動態變化和細胞異質性 。 單細胞多組學技術能夠在單個細胞水平上同時分析基因表達 、 細胞表面蛋白和T/B細胞受體序列 ， 為在縱向時間點上系統揭示CAR T療法的作用機制和患者特異性反應提供了 有力的研究工具 。 因此 ， 本研究招募了61名接受BCMA CART治療的RRMM患者，其中27名接受Cilta-cel，34名接受Ide-cel。 研究團隊在三個關鍵時間點采集了135份外周血單個核細胞（ PBMC ）樣本 ， 包括白細胞采集當天（治療前基線） 、 晚期（細胞輸注后 21-60天 ， 平均31天 ）和極晚期（細胞輸注后 79-169天 ， 平均101天 ） 。 研究者對這些樣本進行了單細胞RNA測序（scRNA-seq） 、 T細胞受體測序（TCR-seq） 、 B細胞受體測序（BCR-seq）和表面蛋白檢測分析 ， 構建了一個高維度的免疫細胞圖譜 。 此外 ， 該研究還整合了多時間點的流式細胞術 、 可溶性BCMA（sBCMA）檢測等臨床數據 ， 形成了一個立體的 、 跨時間維度的免疫動態監測網絡 。

首先 ， 研究結果再次證實了Cilta-cel在真實世界中的卓越臨床療效。 Cilta-cel治療組的完全緩解率（CR）高達78% ， 顯著高于Ide-cel治療組的38% 。 中位隨訪13個月后 ， Cilta-cel治療組的中位無進展生存期（PFS）未達到 ， 而Ide-cel治療組為6個月 。 此外 ， 70%的Cilta-cel治療患者能從疾病穩定/進展（SD/PD）狀態轉換為CR ， 遠高于Ide-cel的18% 。 進一步分析發現 ， 相較于非CR患者 ， 達到CR的患者其CAR T細胞在體內的持續時間更長 ， 在輸注后第30天和第100天比例顯著更高 。 更為關鍵的是 ， CD4 + CAR + /CD8 + CAR + 的比值在CR患者輸注后第7 、 14和30天均顯著高于非CR患者 。 這強烈提示 ， CD4 + CAR T細胞在介導腫瘤清除中扮演著不可或缺的角色 。

研究者進一步 通過對約44萬個細胞的深度 測序 分析 ， 繪制了治療過程中詳細的免疫細胞動態變化 圖譜 。 發現 CD8 + EMRA 、 中央記憶CD8 + T細胞 （CM）以及表達顆粒溶素（GNLY）的細胞毒性CD4 + T細胞（CD4 + GNLY + ）的比例升高 ， 與更長的PFS顯著相關 。 然而 ， 循環漿細胞（cPC） 、漿細胞樣樹突狀細胞（pDC） 、 CD56-bright NK細胞和濾泡輔助性 CD4 + T細胞（Tfh）的比例升高 ， 則預示著較短的PFS 。 值得注意的是， pDC 被發現在 除 cPC外的 非B系、非漿細胞的細胞中 ， 具有最高的BCMA特異性表達 。 這暗示pDC可能不僅是旁觀者 ， 也可能是CAR T細胞的潛在靶 細胞 ， 其消耗程度與 療效 相關 。

通過 對T細胞 區室（ Compartment ） 的深入挖掘 進一步 發現 ， 與非CR患者相比 ， CR患者的CD4 + 和CD8 + T細胞表現出更強的細胞毒性和效應功能特征 。 而非CR患者的CD8 + 效應細胞則出現線粒體功能相關基因下調 ， 以及TIGIT 、 CD38等耗竭/功能障礙相關標志物的上調 。 另外 ， CR患者的T細胞受體庫多樣性更為豐富 ， 且克隆性更高 。 更重要的是 ， CR患者體內新產生的T細胞克隆比例更高 ， 并且這些新克隆顯著富集在具有細胞毒性特征的CD4 + GNLY + T細胞和CD8 + EMRA T細胞中 。 這些新克隆高表達GZMB 、 GNLY 、 NKG7等細胞毒性分子 ， 對于腫瘤清除至關重要。進一步的 ， 與輸注前或CAR - T細胞相比 ， CAR + T細胞表現出細胞溶解和耗竭相關基因的上調 ， 而初始和記憶相關基因下調 。 表達顆粒溶素的CD4 + T細胞和CD8 + EMRA亞型中 ， 具有潛在腫瘤反應性的T細胞（ pTRT ）特征最為富集 ， 且其比例與提升的PFS相關 。

研究發現67%的患者經歷了 1-2級細胞因子釋放綜合征（CRS） ， 進一步分析結果顯示 ， CRS的發生與CAR T細胞在體內的擴增程度顯著相關 ， 輸注后第7天CAR + 細胞比例與最大 C-反應蛋白（CRP） 水平正相關 。 另外 ， 發生CRS的患者在單采時B細胞和初始CD8 + T細胞更豐富 ， 而在 CAR T細胞 回輸晚期時間點的調節性T細胞（ Tregs ）增多 。 CRS患者的外周免疫細胞在晚期時間點表現出NF-κB信號通路的廣泛激活 ， 尤其是TNF-α信號相關基因的上調 ， 反映了系統性的炎癥狀態 。 加之CD69等組織滯留相關分子在效應T細胞上的上調 ， 亦可能參與CRS的病理生理過程 。

研究進一步發現 ， 兩種 CAR T產品展現出截然不同的體內擴增模式 。 Cilta-cel表現出更延遲（中位峰值第14天 vs Ide-cel第7天）且更高的峰值擴增 ， 并且CD4 + CAR + /CD8 + CAR + 比值在多個時間點持續高于Ide-cel 。 Cilta-cel治療后 ， CD4 + CTL 、 初始/記憶/效應CD8 + T細胞和γδ T細胞更為富集 ， 而BCMA表達的B細胞過渡亞群和pDC則被更深度和持久地清除 。 另外 ， Cilta-cel來源的CD8 + CAR + 細胞高表達與記憶相關的基因（ SELL ， IL7R ） ， 而Ide-cel來源的T細胞則表現出更強的細胞毒性/效應特征（ KLRD1 ， GZMB ， GNLY） 。 有趣的是 ， 對持續性CAR + 克隆的分析顯示 ， Cilta-cel治療后擴增的主要克隆表現出獨特的CD4 + EOMES + 細胞毒性表型 。

再者 ， 針對CAR T細胞回輸治療后的BCMA表達細胞的動態監測結果顯示 ， B細胞 、 pDCs和cPCs在CAR T輸注后晚期時間點均可有效清除 ， 且在CR患者中清除更為徹底 。 體外實驗進一步證實 ， 盡管CAL-1細胞表面BCMA水平低 ， 患者來源的CAR T細胞以及BCMAxCD3雙特異性T細胞銜接子（teclistamab） ， 均能有效殺傷表達BCMA的人pDC細胞系CAL-1 ， 提示BCMA CAR T細胞即使對低抗原密度的靶細胞也有效 。 這為BCMA靶向療法應用于pDC相關疾病（如母細胞性漿細胞樣樹突狀細胞腫瘤）開辟了新的思路。

最后 ， 研究結果表明幾乎所有患者（98%）都發生了B細胞再生障礙 。 非CR患者以及接受Ide-cel治療的患者B細胞恢復更早 ， 而Cilta-cel治療導致更持久的B細胞耗竭 ， 這與其更深度的反應相關 。 進一步發現 ， 可溶性BCMA （ sBCMA ） 水平與腫瘤負荷密切相關 ， 其深度下降與更強的CAR T擴增和更高的CRP峰值相關 ， 從而將有效的腫瘤殺滅 、 強勁的免疫應答與系統性炎癥（毒性）聯系起來。多因素分析顯示 ， 基線sBCMA水平是PFS的獨立預測因子 ， 其預測價值可能優于PET/CT測量的腫瘤代謝體積 。

綜上所述 ， 這項研究通過構建全面的BCMA CAR-T治療RRMM的縱向單細胞圖譜 ， 揭示了 Cilta-cel卓越療效的免疫 學機制為 其誘導的強大CD4 + 細胞毒性T細胞反應 、 獨特的克隆擴增模式 、 更高的CD4/CD8 CAR T比值以及對BCMA + 細胞（包括pDCs）的深度清除 ； 明確了T細胞功能狀態是 療效 關鍵決定因素 ， 即 功能健全的T細胞 ， 特別是具有細胞毒性的CD4 + T細胞和新生的效應克隆 ， 是長期疾病控制所必需的 。 反之 ， 線粒體功能障礙和早期耗竭特征則導致治療失敗 ； 進一步 建立了腫瘤負荷-療效-毒性的內在聯系 ， 并將 sBCMA作為腫瘤負荷的敏感指標 ， 其動態變化不僅預測療效 ， 也與CAR T擴增程度和CRS嚴重程度相關 ， 為個體化毒性管理提供了線索 。 該研究更是 開辟了 潛在 治療方向 ， 發現pDCs是高表達BCMA的CAR T潛在靶 細胞 ， 并通過體外實驗驗證了BCMA靶向藥物對其的殺傷作用 ， 為治療pDC 腫瘤 疾病提供了理論依據 。 這一詳盡的 免疫 圖譜將成為優化CAR T治療的寶貴資源?；诖搜芯堪l現的免疫特征 ， 未來可開發預測療效和毒性的生物標志物 ， 用于患者分層和治療決策 。

原文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.ccell.2025.10.014

制版人： 十一

參考文獻

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