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CART治疗中最严重的并发症CRS的分级标准及应用数据

  • 发布时间:2018-08-13
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4月9日,CART疗法纳入美国医保,给特定患者带来巨大福利。然而CART治疗所引发的并发症也不容忽视。近日宾夕法尼亚大学发表CAR-T治疗中CRS的分级标准及应用数据。此文刊登于Journal of Hematology & Oncology (2018),现......

4月9日,CART疗法纳入美国医保,给特定患者带来巨大福利。然而CART治疗所引发的并发症也不容忽视。近日宾夕法尼亚大学发表CAR-T治疗中CRS的分级标准及应用数据。此文刊登于Journal of Hematology & Oncology (2018),现整理如下以飨读者。

摘要

以CD19为靶点的嵌合抗原受体(Chimeric antigen receptor,CAR) T细胞治疗在复发、难治性B细胞恶性肿瘤中表现出很高的缓解率,但同时也伴随着严重毒性,细胞因子释放综合征(Cytokine release syndrome,CRS)是CART治疗中最严重的并发症,因此,发展一种简易、可行的CART输注后CRS分级标准十分必要。不同CART产品使用不同的CRS分级标准,这给比较这些CART产品的严重程度和结局带来不便。

宾大基于已上市CD19 CART产品tisagenlecleucel的临床经验发展了一套宾大CRS分级标准。宾大CRS分级标准具有以下特点:基于容易发现的临床特征;不依赖于CRS处理医院或支持治疗的数量;对CRS分级以指导后续CRS的处理;分为轻度、中度、重度、危及生命四个级别;可以应用于CART治疗早期出现和延迟出现的CRS。使用tisagenlecleucel治疗的55例复发、难治性B细胞急性淋巴细胞白血病(r/r B cell acute lymphoblastic leukemia, ALL)的儿童患者和42例复发、难治性慢性淋巴细胞淋巴瘤(r/r chronic lymphocytic lymphoma, CLL)的患者的临床数据证明了这套CRS分级标准的适用性。

一、CART 疗法

嵌合抗原受体(Chimeric antigen receptor,CAR) T细胞疗法是一种治疗癌症的新兴疗法,在B细胞恶性肿瘤中显示出很好的疗效。CAR包括以下结构:一个抗原识别域、一个或多个共刺激域、还有CD3ζ T细胞激活域。运用基因转移技术将CAR转入自体或异体的T细胞中。T细胞上CAR的表达既能够赋予T细胞肿瘤特异性,又能够行使免疫的细胞毒效应。在复发、难治性疾病的患者中,CAR能靶向CD19(一种在正常B细胞和大部分B细胞恶性肿瘤中广泛表达的细胞表面分子),进而诱导深入而持久的肿瘤效应。例如在对复发、难治ALL患者的单中心研究中,CD19 CART能够表现出约90%的完全缓解率(complete response,CR),在多中心研究中,CR率约70%-80%。在复发、难治性非霍奇金淋巴瘤(r/r non-Hodgkin lymphoma,NHL)中,CR率约50%-70%。在复发、难治性CLL患者中,CR率约30%-50%,且缓解能持续6年以上。

CART治疗后最显着和最严重的毒性是细胞因子释放综合征(Cytokine release syndrome,CRS),这是一种急性的炎症过程,表现出一系列的临床症状,以及大量细胞因子短暂的、剧烈的升高。使用CART疗法的研究机构已经发展和应用了不同的CRS分级标准,这给比较不同研究之间CRS的严重程度和发生率增加了难度。NCI CTCAE (Common Terminology Criteria for Adverse Events)有一个与其他治疗相关的CRS分级系统,然而这个系统对于CART相关的CRS评价还不足够。其对CRS的定义、时相、处理均没有明确的规定。一个更广泛应用的、对CRS做出明确规定的CRS分级标准将会使肿瘤治疗领域获益。

另一个CRS分级标准是这篇文章着重介绍的Penn grading scale。在宾大和费城儿童医院接受tisagenlecleucel (原代号CTL019)治疗的患有多种疾病的患者的安全性数据证实该分级标准的适用性。我们已将它用于多种疾病包括CLL/ALL/DLBCL。已经广泛用于多个中心,包括北美、欧洲、亚洲、澳大利亚的多个研究中心。也已将其用于除CD19外的多种CART疗法和人源化的CART疗法。这个分级标准是基于接受tisagenlecleucel治疗的125 例成人和儿童患者的数据。

二、细胞因子释放综合征CRS

首先需要区分两个概念,细胞因子释放综合征(Cytokine release syndrome)和细胞因子风暴(cytokine storm)。虽然,两者有类似的临床表现和生物标志物变化,但两者有截然不同的特点。

一般来讲,细胞因子风暴是指不依赖于肿瘤靶点的免疫系统激活,引起系统炎症和血液动力学的不稳定,导致多器官衰竭,在一些案例中甚至引起死亡结局。在免疫治疗领域,早在25年前就有接受靶向T细胞表面受体CD3的单抗OKT3治疗的患者出现细胞因子风暴的报道,随后在接受抗CD28单抗TGN1412治疗的健康志愿者中也出现了细胞因子风暴。由于两个药物都是T细胞激活抗体,使用后数分钟或数小时内出现了临床症状,主要是特异的前炎症细胞因子升高。比如患者在使用OKT3后1小时就显示出肿瘤坏死因子TNF-α (tumornecrosis factor-α)的升高。

与细胞因子风暴不同,细胞因子释放综合征CRS用来描述能引起免疫系统强烈激活的靶向治疗,如CART和T细胞参与的双特异性抗体,使用后引起的一系列特异的反应。CRS 一般表现出延迟出现的临床症状,这可以解释为,抗原驱动的T细胞的激活和增殖。延迟出现的CRS动力学以T细胞和肿瘤细胞相互作用为特征,在blinatumomab(靶向CD3和CD19)中有所体现。虽然blinatumomab不是过继细胞疗法,但其作用机制有赖于抗原特异性T细胞的细胞毒性作用,这在双特异性抗体和CART疗法中很相似。blinatumomab相关的CRS发生率为2%-26%,反映出患者可能采用了预防措施、医生可能低估了CRS的发生、或者对CRS的定义与处理措施不同。然而,已经通过对blinatumomab的使用方法的规定来减少CRS的发生。在最近的一个189例受试者参与的研究中,预防CRS的措施包括在肿瘤负荷大的患者使用每次使用blinatumomab前1小时内使用地塞米松。第一周使用Blinatumomab的起始剂量低于随后3周的剂量。而且,CTCAE分级标准有助于及时停止药物的使用来减缓毒性。另外,与CART相比,blinatumomab的有效性和激活T细胞的能力并不及CART疗法。因此,在持续的CRS出现之前停止药物使用、CTCAE分级的使用以及该药物的治疗效力都使得该药物的CRS发生率不是太高(3级以上CRS发生率为2%)。

虽然使用CD19CART治疗的急性淋巴细胞白血病ALL患者中出现的CRS根据肿瘤负荷的大小,所表现出的严重程度和动力学变化有所不同,有一点可以明确的是,CRS相关的临床症状和细胞因子水平升高会延迟出现,一般在CART输注后1-14天,也有一些少见的在输注后17天后才出现。这些数据说明CART相关的CRS依赖于靶抗原对T细胞的激活、T细胞的扩增和功能响应。其他影响CRS的因素还包括疾病的类型、性质、淋巴细胞清除的程度,还可能与CAR的设计有关。由于CRS与T细胞对靶抗原的响应有关,因此CRS并不局限于抗CD19的治疗。在使用CD22CART的儿童和青少年复发、难治ALL患者中CRS发生率为57%,在抗CD19或B细胞成熟抗原(B cell maturation antigen,BCMA)CART治疗多发性骨髓瘤的试验中也有CRS的出现。

多项分析表明IL-6可能是CART治疗中CRS发生的核心调节者,其他CRS中升高的细胞因子还包括IFN-γ、GM-CSF、IL-5、IL-8等。随着在出现危及生命CRS的ALL患者中成功使用IL-6受体抑制剂的报道,抑制IL-6通路被广泛用于治疗CRS。在很多严重CRS案例中,IL-6受体的抑制剂tocilizumab的使用迅速缓解了临床症状,并且没有清除CART细胞,也没有明显减弱治疗效果,其对缓解持续时间的影响还有待于进一步研究。临床前研究表明,干扰IL-6信号通路不会影响CART的活力,临床研究正在进行中(NCT02906371)。

三、目前的CRS分级系统

最早,CRS用报告AE的CTCAE来分级,但这种分级是在对CART治疗相关CRS并未完全了解的情况下发展的。随着CART疗法的出现,CTCAE系统不足以诠释CRS出现的时相、范围、严重程度。例如,CTCAE分级反映出期待的CRS症状在药物输注后立刻发生,数分钟或数小时内。这与T细胞抗体治疗后的细胞因子风暴相吻合,却不能很好的反映出CART疗法延迟的CRS。另外,CTCAE系统假设通过停止药物使用来减缓CRS。由于CART细胞在体内可以扩增,且多为单次输注,停止输注并不是一个很有意义的策略,因此,基于对治疗的干预而决定CRS的等级,对于描述和处理细胞治疗相关CRS没有意义。

1、CTCAE标准

CTCAE标准中CRS分级后来被改进了用于定义轻度、中度、重度、危及生命的CRS来指导治疗。这次改进是基于抗CD19 CART治疗项目的患者对流体、血管加压药、氧气以及器官毒性的反应做出的。然而,改进后的CTCAE标准对患者的氧支持量、液体体积的高度依赖很难标准化,需要更多的细节来执行,给不同医疗机构确定CRS的级别带来变异性。例如,我们发现在很多情况下,患者的看护者要求更多的氧供应和液体给入静脉,可能超过了患者实际需求量,或者对氧供应没有很好的记录。因此我们发现,在评估疾病严重程度时,很难使用这种对支持治疗措施的定量。这就给CRS分级提出了挑战,在商业竞争环境下,有的企业可能没有专门的人员设置来执行如此复杂的CRS分级。

2、MD Anderson癌症中心/Lee分级

最近,MDAnderson癌症中心的研究人员对Lee发表的CRS分级做出改进,这些作者基于CRS和神经毒性列出了详细的控制策略。然而我们觉得这些控制策略表现出临床机构的偏好,可能适合于他们中心试验的CART,但并不适合所有的CART产品。我们提出的分级标准提供了严格的、数据驱动的控制建议,同时也给临床评价留出了空间。

3、基于CRP的分级

另外一个CRS分级标准使用了临床表现和血清细胞因子以及C反应蛋白(C-reactive protein,CRP)的水平作为严重CRS的评价指标。其他已报道CRS严重程度使用的方法还有CTCAE分级、或者抗细胞因子治疗和ICU的双评价系统。然而,是否使用抗细胞因子治疗或提供ICU也非常依赖于患者、疾病、医生和医疗机构,很难量化。而且,CRS以及治疗方案的构成也没有很好的定义。这些CRS分级标准在不同国家不同医疗机构之间也没有很好的评估。因此,发展一种在不同机构间广泛使用的CRS分级标准很有必要。

4、基于使用tisagenlecleucel治疗的患者开发的CRS分级标准

我们基于125例接受tisagenlecleucel治疗的患者的治疗经验开发了一种新的CRS分级标准(Penn grading scale),旨在更好地定义不同适应症间tisagenlecleucel相关CRS的严重程度和精确地指导CRS的控制。这个系统的开发有助于报告宾大和费城儿童医院的tisagenlecleucel首次人体试验。也允许不同试验间和不同适应症间做出比较,包括不同中心之间和全球的tisagenlecleucel临床试验之间。

CRS的诊断是基于多种临床症状。典型的CRS开始表现出低级别的发热和、或肌痛,但几天内逐步增强,包括高度发热(可能超过40.5摄氏度)。很多轻度CRS在最小限度的干预下获得缓解。然而,CRS可能进展到严重的级别,最终会出现短暂的器官功能失调,需要大量的干预和支持。最近报道,CRS也会影响许多不同的器官系统和临床表现。典型的中度到重度CRS表现出渐进性的高热、心动过速、低血压、毛细血管漏,导致缺氧和肺水肿以及肝肾损伤;伴或不伴出血的低纤维蛋白原血症也可能发生。对其他并发临床事件(中性粒细胞减少性败血症、溶瘤综合征、感染、肾上腺功能不足)的评估和治疗对于控制这些病人也很重要。因此,当处理这种复杂、偶尔危及生命的情况时,一款良好定义的CRS控制指导原则显得尤为重要。这项指导原则虽未严格依赖于CRS级别,但已经提出。神经病学症状可能在CRS期间或在CRS之后发生,不同患者的表现可能不同,包括精神错乱、烦乱、昏睡、失语症、癫痫。治疗神经症状的指导原则也已提出。根据我们的经验,神经病学症状与系统的CRS并不同时出现,对CRS的干预如针对IL-6的治疗并不响应,由于神经毒性的病理生理学并不清楚,因此并未将其列入Penn grading scale中。

在Penn grading scale中明确列出了CRS的发生和解决的定义,CRS的发生时间定义为回顾性评估发热和、或肌痛的发生时间,而不是其他事件的发生时间如败血症的时间。这种对CRS发生的回顾性定义对于数据收集和理解CRS的病理生理学很重要。CRS的解决定义为患者24小时内不发热和不需要血管升压药。医学上的后遗症可能会持续到超过CRS的范围,这些不作为CRS定义的一部分。1级CRS定义为轻度反应,需要支持性治疗,包括退热药和止吐药。2级的CRS定义为患者可能有一些功能失调,比如2级的肌酐和3级的肝功能检查结果,控制CRS症状(包括控制嗜中性粒细胞减少症的发热)所需住院治疗,或者静脉治疗(比如抗生素或其他药物)。3级CRS定义为更严重的反应,需要住院治疗来控制严重的器官功能失调,包括CRS相关的4级肝功能检查结果或3级肌酐结果。仅住院治疗来控制发热、肌痛或嗜中性白血球减少症并不能诊断为3级CRS,因2级CRS也会住院治疗。要诊断为3级CRS还需要为CRS相关的症状提供支持治疗,如因缺氧而进行鼻导管给氧、持续正向气道通气或双级正向气道通气,因低血压给予静脉液体输注治疗(多种流体或持续水化),或给予低剂量血管升压药。3级CRS的患者可能因凝血障碍而需要新鲜冰冻血浆或冷沉淀物。4级CRS是危及生命的,有多种并发症,如低血压需要大剂量血管升压药,或缺氧需要机械通气。严重CRS表现出不稳定的低血压,因此补液和升压药需要根据CRS的级别来使用。

根据我们的经验,Penn grading scale适用于对CART治疗后患者CRS的评估,有以下几个原因。Penn grading scale基于简单可行的临床症状;不依赖于治疗的地点(如ICU),更加依赖于治疗医生、机构和患者;不依赖于支持治疗的数量(如复苏所用液体的体积或接受的氧浓度),因为这些是高度变异的、时间限制的、不好控制也没有很好的记录;根据CRS级别来帮助决定处理策略的选择;区分为轻度、中度、重度和危及生命四个级别;既可应用于抗T细胞抗体治疗中立刻发生的CRS,也可应用于其他靶向T细胞的治疗如双特异性抗体和过继细胞治疗中发生的延迟CRS。

Penn grading scale并没有使用绝对的cutoff值,因其值得意义与患者个体有关。血清细胞因子水平也没有用于CRS分级,因全球临床试验机构缺乏及时可用的检测,实验平台和试剂不统一,缺乏具有预测价值的量化标准。基于ICU的研究结果,在这个CRS分级标准中,血管升压药的使用更精细的用于定义低剂量和高剂量,来更好地区分使用高剂量患者出现危及生命事件的高风险。由于各机构对血管升压药剂量的定义不同,基于治疗的指导原则制定了这个对高剂量血管升压药的标准定义。这个方法可以广泛应用,不依赖于不同机构、疾病、T细胞的靶抗原。CRS分级也不依赖于抗细胞因子治疗的时机,因为基于患者药物储备和CRS临床时相的快速发生,应用治疗性干预需要进行临床判断。

在CRS分级标准对比表中,CTCAE和Penn grading scale有几点不同:1)虽然两个标准都显示1级CRS应该有支持治疗,但CTCAE标准没有特别推荐,而Penn grading scale则推荐了退烧药和止吐药;2)Penn grading scale更适合于CART细胞治疗,因为只有1次输注,没有剂量干预;3)Penn grading scale特别指出了因CRS相关的症状引起的器官功能衰竭和住院治疗,如发热性是中性粒细胞减少意味着2级;4)Penn grading scale中3级和4级CRS清楚地区分了真正危及生命的事件(如缺氧需要机械通气)和非危及生命的事件(如缺氧需要给氧);5)Penn grading scale对干预性治疗给出了清晰的证明有效的建议。因为CRS的损伤指数是不稳定的低血压,因此低剂量和高剂量血管升压药的使用可以区分不同严重程度CRS的临床人群。Penn grading scale对于血管升压药使用了更精确的定义,以防止一些机构和医务人员过早使用低剂量的血管升压药。

不同CRS分级标准的使用导致一个患者如何分级出现了很大的变异。例如,如果一个复发、难治性ALL患者在进行抗CD19 CART细胞治疗后出现了低血压,需要低剂量的血管升压药,根据Penn grading scale,可能是3级CRS,根据CTCAE可能是4级CRS(由于CTCAE缺乏对低剂量和高剂量血管升压药的区别定义),根据Lee分级标准可能是2级CRS。由于CRS的分级可以知道后续处理策略,因此患者应用不同分级标准会导致不同的结局。

四、使用Penn grading scale发表的CRS数据

宾大和费城儿童医院的患者接受tisagenlecleucel治疗后,使用Penn grading scale进行CRS分级的结果已经发表,在51例ALL患者(12名成人和39名儿童)中18人(35%)发生1/2级CRS,16 (31%)发生3级CRS,12 (24%)发生4级CRS,2 (4%)发生5级CRS。在39名儿童患者中,14 (36%)发生了多器官衰竭综合征,表现出肝肾功能损伤。两个随后的II期试验(ELIANA [NCT02435849], ENSIGN [NCT02228096])也使用了Penngrading scale分级标准。ELIANA试验中的患者在跨越北美、欧洲、亚洲和澳大利亚地11个国家的25个机构接受治疗;ENSIGN试验中的患者在美国的9个机构接受治疗。尽管很多临床机构对细胞治疗没有经验或经验很少,但总的来说,79/97 (81%)接受tisagenlecleucel治疗的患者经历了任何级别的CRS,3级以上CRS有44/97 (45%)。

Penn gradingscale已经应用于多个血液恶性肿瘤和实体瘤。在接受tisagenlecleucel治疗的14名CLL患者中,经历1/2/3/4级CRS的患者分别有1 (7%), 2 (14%), 2 (14%), 4 (29%)。在复发、难治性NHL患者中2 (7%)的患者发生3级CRS,2 (7%)发生4级CRS(n=30)。在接受tisagenlecleucel治疗的复发、难治性成人DLBCL患者国际多中心II期临床试验(JULIET; NCT02445248)中,有北美、欧洲、澳大利亚、亚洲的27个机构参与试验。根据中期分析结果,接受治疗的85名患者中,48人(57%)经历了CRS,3级和4级CRS分别有14 (17%)和8 (9%)。

另外,Penn gradingscale还应用于接受非tisagenlecleucel的CART产品的临床试验,如BCMA CART治疗多发性骨髓瘤和间皮素 CART治疗上皮卵巢癌。在先前接受鼠源CD19 CART的患者随后接受人源化CD19 CART (CTL119)后,4/8 (50%)发生了1-3级CRS,这与产品的疗效和疾病负荷正相关。这与tisagenlecleucel的经验类似。接受CTL119治疗的患者没有发生4级CRS。这些经验表明将Penngrading scale扩展应用到tisagenlecleucel以外的CART,并且作为一种CART治疗和其他靶向T细胞治疗的标准是可行的。

五、讨论

CRS是靶向CD19 CART治疗后唯一可预期的、与作用机制有关的在靶毒性。虽然多数患者接受CD19CART治疗后表现出轻度的CRS,但一些患者有严重的症状,需要ICU的支持。在ALL患者接受CART治疗后,CRS严重程度与疾病负担相关,但CLL、NHL的初步数据没有相关性。多个机构提出CTCAE不足以评价CART相关CRS,因此我们提出了Penn gradingscale以区分危及生命的CRS和非危及生命的CRS。

Penn gradingscale主要是基于临床参数,并非基于炎症标志物的实验室检测。虽然一些炎症生物标记物如铁蛋白ferritin、CRP、包括IL-6在内的细胞因子的实验室血检很重要。但一些分析指出这些标志物的峰值如CRP、IL-6与CRS有很强的相关性,但他们都不能起到早期评估和预测CRS发生的作用,因此,未纳入Penn grading scale标准。而且,这些检测可能受到实验室水平和所使用的检测试剂盒的影响。而基于临床指标的分级标准很容易推广,在临床研究机构和医院得到广泛使用。由于CRS通常发生在CART治疗后几天,患者CRS的处置通常在非临床试验机构内,因此医院通过Penn grading scale对患者进行处理十分重要。该分级标准的另一个好处是由于其基于临床症状进行判断,因此很容易对不同临床试验机构、不同适应症的数据进行整合和分析。我们已经证明了该标准的适用性,其在学术教学机构、医院都能给医生、护士、临床药师提供有效、广泛地参考以处理患者CRS。

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