Cancer Cell | 多发性骨髓瘤治疗迈入精准化时代——纵向单细胞图谱揭示BCMA CAR T细胞疗效与毒性机制

撰文 | 细胞工程师

多发性骨髓瘤（MM）是一种源于浆细胞的恶性血液肿瘤 ， 尽管蛋白酶体抑制剂、免疫调节剂和抗 CD38单抗等疗法显著改善了患者预后 ， 但大多数患者最终仍会发展为复发或难治性疾病 ， 临床预后极差 。 近年来 ， 靶向B细胞成熟抗原（BCMA） 的嵌合抗原受体T细胞 （BCMA CAR T） 疗法 ， 为这类患者带来了新的希望 【1】 。 其中 ， idecabtagene vicleucel（Ide-cel）和ciltacabtagene autoleucel（Cilta-cel）相继获批 ， 成为治疗复发或难治性多发性骨髓瘤（RRMM） 的重要 手段 【2, 3】 。 然而 ， 即便是针对同一靶点的不同 CAR T产品 ， 其疗效和毒性也存在 明显 差异 。 例如 ， Ide-cel与Cilta-cel均靶向BCMA ， 但临床响应深度和副作用谱系却不尽相同 。 这背后的细胞与分子机制 尚未 明确 ， 有待进一步研究 。

近日 ， 由德国 Fraunhofer Institute for Cell Therapy and Immunology IZI 、 莱比锡大学医院和美国纽约纪念斯隆 -凯特琳癌症中心 的 Maximilian Merz 领导的研究团队在 Cancer Cell 上发表了题为 A longitudinal single-cell atlas to predict outcome and toxicity after BCMA-directed CAR T cell therapy in multiple myeloma 的研究论文 。 该研究通过对61名接受Cilta-cel或Ide-cel治疗 的 RRMM患者进行纵向单细胞多组学 检测 分析 ， 构建了包含135个外周血样本 、 约44万个细胞的动态图谱 。 研究揭示了Cilta-cel卓越疗效背后的关键免疫细胞特征 ， 即 CD4 + 细胞毒性T细胞的扩增 ； 发现浆细胞样树突状细胞 （pDC s ） 是除B系细胞外BCMA表达最高的 细胞亚群 ， 提示 BCMA CAR T疗法在pDC肿瘤的潜在应用价值 ； 并阐明了 B CMA CAR T细胞扩增、肿瘤负荷与毒性之间的内在联系 。 该 动态 图谱为预测疗效 、 识别毒性风险以及开发新的治疗策略 开发 提供了宝贵的资源 。

BCMA CAR T细胞疗法 ， 尤其 是Cilta-cel和Ide-cel ， 已经显著改变了RRMM的治疗格局 。 然而 ， 在真实世界研究中 ， Cilta-cel显示出比Ide-cel更持久和更深度的缓解 ， 同时也伴随着不同的 毒副作用 特征 。 两者 虽然都 靶向BCMA ， 但Cilta-cel独特的双BCMA结合域被认为是其高效性的主要原因 【 4 】 。 尽管如此 ， 导致这两种产品在清除肿瘤细胞能力和毒性谱系上差异的深层生物学机制 ， 仍然是一个 未解之谜 。

传统的生物标志物研究难以捕捉治疗过程中免疫系统的动态变化和细胞异质性 。 单细胞多组学技术能够在单个细胞水平上同时分析基因表达 、 细胞表面蛋白和T/B细胞受体序列 ， 为在纵向时间点上系统揭示CAR T疗法的作用机制和患者特异性反应提供了 有力的研究工具 。 因此 ， 本研究招募了61名接受BCMA CART治疗的RRMM患者，其中27名接受Cilta-cel，34名接受Ide-cel。 研究团队在三个关键时间点采集了135份外周血单个核细胞（ PBMC ）样本 ， 包括白细胞采集当天（治疗前基线） 、 晚期（细胞输注后 21-60天 ， 平均31天 ）和极晚期（细胞输注后 79-169天 ， 平均101天 ） 。 研究者对这些样本进行了单细胞RNA测序（scRNA-seq） 、 T细胞受体测序（TCR-seq） 、 B细胞受体测序（BCR-seq）和表面蛋白检测分析 ， 构建了一个高维度的免疫细胞图谱 。 此外 ， 该研究还整合了多时间点的流式细胞术 、 可溶性BCMA（sBCMA）检测等临床数据 ， 形成了一个立体的 、 跨时间维度的免疫动态监测网络 。

首先 ， 研究结果再次证实了Cilta-cel在真实世界中的卓越临床疗效。 Cilta-cel治疗组的完全缓解率（CR）高达78% ， 显著高于Ide-cel治疗组的38% 。 中位随访13个月后 ， Cilta-cel治疗组的中位无进展生存期（PFS）未达到 ， 而Ide-cel治疗组为6个月 。 此外 ， 70%的Cilta-cel治疗患者能从疾病稳定/进展（SD/PD）状态转换为CR ， 远高于Ide-cel的18% 。 进一步分析发现 ， 相较于非CR患者 ， 达到CR的患者其CAR T细胞在体内的持续时间更长 ， 在输注后第30天和第100天比例显著更高 。 更为关键的是 ， CD4 + CAR + /CD8 + CAR + 的比值在CR患者输注后第7 、 14和30天均显著高于非CR患者 。 这强烈提示 ， CD4 + CAR T细胞在介导肿瘤清除中扮演着不可或缺的角色 。

研究者进一步 通过对约44万个细胞的深度 测序 分析 ， 绘制了治疗过程中详细的免疫细胞动态变化 图谱 。 发现 CD8 + EMRA 、 中央记忆CD8 + T细胞 （CM）以及表达颗粒溶素（GNLY）的细胞毒性CD4 + T细胞（CD4 + GNLY + ）的比例升高 ， 与更长的PFS显著相关 。 然而 ， 循环浆细胞（cPC） 、浆细胞样树突状细胞（pDC） 、 CD56-bright NK细胞和滤泡辅助性 CD4 + T细胞（Tfh）的比例升高 ， 则预示着较短的PFS 。 值得注意的是， pDC 被发现在 除 cPC外的 非B系、非浆细胞的细胞中 ， 具有最高的BCMA特异性表达 。 这暗示pDC可能不仅是旁观者 ， 也可能是CAR T细胞的潜在靶 细胞 ， 其消耗程度与 疗效 相关 。

通过 对T细胞 区室（ Compartment ） 的深入挖掘 进一步 发现 ， 与非CR患者相比 ， CR患者的CD4 + 和CD8 + T细胞表现出更强的细胞毒性和效应功能特征 。 而非CR患者的CD8 + 效应细胞则出现线粒体功能相关基因下调 ， 以及TIGIT 、 CD38等耗竭/功能障碍相关标志物的上调 。 另外 ， CR患者的T细胞受体库多样性更为丰富 ， 且克隆性更高 。 更重要的是 ， CR患者体内新产生的T细胞克隆比例更高 ， 并且这些新克隆显著富集在具有细胞毒性特征的CD4 + GNLY + T细胞和CD8 + EMRA T细胞中 。 这些新克隆高表达GZMB 、 GNLY 、 NKG7等细胞毒性分子 ， 对于肿瘤清除至关重要。进一步的 ， 与输注前或CAR - T细胞相比 ， CAR + T细胞表现出细胞溶解和耗竭相关基因的上调 ， 而初始和记忆相关基因下调 。 表达颗粒溶素的CD4 + T细胞和CD8 + EMRA亚型中 ， 具有潜在肿瘤反应性的T细胞（ pTRT ）特征最为富集 ， 且其比例与提升的PFS相关 。

研究发现67%的患者经历了 1-2级细胞因子释放综合征（CRS） ， 进一步分析结果显示 ， CRS的发生与CAR T细胞在体内的扩增程度显著相关 ， 输注后第7天CAR + 细胞比例与最大 C-反应蛋白（CRP） 水平正相关 。 另外 ， 发生CRS的患者在单采时B细胞和初始CD8 + T细胞更丰富 ， 而在 CAR T细胞 回输晚期时间点的调节性T细胞（ Tregs ）增多 。 CRS患者的外周免疫细胞在晚期时间点表现出NF-κB信号通路的广泛激活 ， 尤其是TNF-α信号相关基因的上调 ， 反映了系统性的炎症状态 。 加之CD69等组织滞留相关分子在效应T细胞上的上调 ， 亦可能参与CRS的病理生理过程 。

研究进一步发现 ， 两种 CAR T产品展现出截然不同的体内扩增模式 。 Cilta-cel表现出更延迟（中位峰值第14天 vs Ide-cel第7天）且更高的峰值扩增 ， 并且CD4 + CAR + /CD8 + CAR + 比值在多个时间点持续高于Ide-cel 。 Cilta-cel治疗后 ， CD4 + CTL 、 初始/记忆/效应CD8 + T细胞和γδ T细胞更为富集 ， 而BCMA表达的B细胞过渡亚群和pDC则被更深度和持久地清除 。 另外 ， Cilta-cel来源的CD8 + CAR + 细胞高表达与记忆相关的基因（ SELL ， IL7R ） ， 而Ide-cel来源的T细胞则表现出更强的细胞毒性/效应特征（ KLRD1 ， GZMB ， GNLY） 。 有趣的是 ， 对持续性CAR + 克隆的分析显示 ， Cilta-cel治疗后扩增的主要克隆表现出独特的CD4 + EOMES + 细胞毒性表型 。

再者 ， 针对CAR T细胞回输治疗后的BCMA表达细胞的动态监测结果显示 ， B细胞 、 pDCs和cPCs在CAR T输注后晚期时间点均可有效清除 ， 且在CR患者中清除更为彻底 。 体外实验进一步证实 ， 尽管CAL-1细胞表面BCMA水平低 ， 患者来源的CAR T细胞以及BCMAxCD3双特异性T细胞衔接子（teclistamab） ， 均能有效杀伤表达BCMA的人pDC细胞系CAL-1 ， 提示BCMA CAR T细胞即使对低抗原密度的靶细胞也有效 。 这为BCMA靶向疗法应用于pDC相关疾病（如母细胞性浆细胞样树突状细胞肿瘤）开辟了新的思路。

最后 ， 研究结果表明几乎所有患者（98%）都发生了B细胞再生障碍 。 非CR患者以及接受Ide-cel治疗的患者B细胞恢复更早 ， 而Cilta-cel治疗导致更持久的B细胞耗竭 ， 这与其更深度的反应相关 。 进一步发现 ， 可溶性BCMA （ sBCMA ） 水平与肿瘤负荷密切相关 ， 其深度下降与更强的CAR T扩增和更高的CRP峰值相关 ， 从而将有效的肿瘤杀灭 、 强劲的免疫应答与系统性炎症（毒性）联系起来。多因素分析显示 ， 基线sBCMA水平是PFS的独立预测因子 ， 其预测价值可能优于PET/CT测量的肿瘤代谢体积 。

综上所述 ， 这项研究通过构建全面的BCMA CAR-T治疗RRMM的纵向单细胞图谱 ， 揭示了 Cilta-cel卓越疗效的免疫 学机制为 其诱导的强大CD4 + 细胞毒性T细胞反应 、 独特的克隆扩增模式 、 更高的CD4/CD8 CAR T比值以及对BCMA + 细胞（包括pDCs）的深度清除 ； 明确了T细胞功能状态是 疗效 关键决定因素 ， 即 功能健全的T细胞 ， 特别是具有细胞毒性的CD4 + T细胞和新生的效应克隆 ， 是长期疾病控制所必需的 。 反之 ， 线粒体功能障碍和早期耗竭特征则导致治疗失败 ； 进一步 建立了肿瘤负荷-疗效-毒性的内在联系 ， 并将 sBCMA作为肿瘤负荷的敏感指标 ， 其动态变化不仅预测疗效 ， 也与CAR T扩增程度和CRS严重程度相关 ， 为个体化毒性管理提供了线索 。 该研究更是 开辟了 潜在 治疗方向 ， 发现pDCs是高表达BCMA的CAR T潜在靶 细胞 ， 并通过体外实验验证了BCMA靶向药物对其的杀伤作用 ， 为治疗pDC 肿瘤 疾病提供了理论依据 。 这一详尽的 免疫 图谱将成为优化CAR T治疗的宝贵资源。基于此研究发现的免疫特征 ， 未来可开发预测疗效和毒性的生物标志物 ， 用于患者分层和治疗决策 。

原文链接：https://doi.org/10.1016/j.ccell.2025.10.014

制版人： 十一

参考文献

1. Malard F, Neri P, Bahlis NJ, et al. Multiple myeloma. Nat Rev Dis Primers . 2024;10(1):45.

2. Munshi NC, Anderson LD Jr, Shah N, et al. Idecabtagene Vicleucel in Relapsed and Refractory Multiple Myeloma. N Engl J Med . 2021;384(8):705-716.

3. Berdeja JG, Madduri D, Usmani SZ, et al. Ciltacabtagene autoleucel, a B-cell maturation antigen-directed chimeric antigen receptor T-cell therapy in patients with relapsed or refractory multiple myeloma (CARTITUDE-1): a phase 1b/2 open-label study. Lancet . 2021;398(10297):314-324.

4. Sun Y, Yang XN, Yang SS, et al . Antigen-induced chimeric antigen receptor multimerization amplifies on-tumor cytotoxicity. Signal Transduct Target Ther . 2023;8(1):445.

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