嵌合抗原受体T细胞治疗（CAR-T）在癌症治疗史上具有里程碑式的意义，但其治疗相关毒性一定程度上限制其广泛应用，主要包括细胞因子释放综合征（CRS）和神经毒性。

美国FDA已批准IL-6R单抗托珠单抗治疗靶向CD19的CAR-T（CAR-T19）治疗相关CRS，但神经毒性方面目前尚无确切有效的药物。既往研究显示，CAR-T治疗后CRS和神经毒性的发生与体内T细胞扩增及T细胞效应细胞因子如IL-6和GM-CSF过度产生有关。最新研究表明，对于CAR-T19治疗后发生3～4级神经毒性的患者，脑脊液中的CD14单核细胞明显升高。患者血清中GM-CSF水平与神经毒性发生相关。另有临床前实验显示，参与CRS发生的一种重要细胞因子IL-6主要由单核细胞和巨噬细胞产生，而非CAR-T细胞。这些结果提示髓系细胞及GM-CSF可能在CAR-T 治疗后CRS和神经毒性的发生中扮演重要角色。因此，研究者展开此项研究以明确GM-CSF作为治疗靶点在预防CAR-T治疗后CRS和神经毒性方面的疗效。

研究者在CAR-T19细胞和CD19+NALM6共培养体系中加入Lenzilumab或同型对照免疫球蛋白G（IgG）。结果发现，与同型对照IgG相比，Lenzilumab可中和CAR-T19细胞产生的GM-CSF，但并不影响CAR-T细胞的增殖和细胞毒作用，具体结果见图1。 

图1  体外中和GM-CSF不影响CAR-T细胞数量和功能

研究者将CD19+荧光素酶+ NAML6细胞静脉注射NSG小鼠，构建了可快速出现高肿瘤负荷表型的小鼠模型，予CAR-T19+Lenzilumab或CAR-T19+同型对照IgG治疗，结果发现与同型对照IgG相比，Lenzilumab中和了体内CAR-T19细胞产生的GM-CSF，但并未降低CAR-T19细胞缩小肿瘤体积的作用。随后，研究者将急性淋巴细胞白血病（ALL）患者肿瘤细胞静脉注射给NSG小鼠，构建异种移植模型进一步研究Lenzilumab体内对CAR-T细胞抗肿瘤活性的影响。结果显示，相对于CAR-T19+同型对照IgG组，CAR-T19 +Lenzilumab能更持续地控制肿瘤负荷，具体结果见图2。 

图2  体内中和GM-CSF提高CAR-T细胞抗肿瘤活性

研究者利用CRISPR Cas9（一种基因治疗法）在CAR-T细胞将GM-CSF基因敲除。体外实验结果发现，与野生型CAR-T19细胞相比，CRISPR Cas9 GM-CSF ^k/o CAR-T19细胞GM-CSF产生减少，但其他细胞因子的产生和去颗粒作用不受影响。体内实验结果显示，GM-CSF ^k/o CAR-T细胞治疗后血清中GM-CSF含量更低，小鼠的生存时间更长，具体结果见图3。

图3  CRISPR Cas9敲除后CAR-T细胞抗肿瘤活性提高

研究者将ALL患者外周血原代肿瘤细胞通过尾静脉注射给马法兰预处理的NSG小鼠，构建人源性肿瘤异种移植模型，CAR-T19治疗后小鼠脑MRI示T1增强，提示血脑屏障破坏和可能存在水肿，脑组织病理示存在人CD3细胞浸润，RNA-seq示细胞因子/趋化因子等信号高表达。 

将上述人源性肿瘤异种移植模型小鼠分为CAR-T19+Lenzilumab和CAR-T19+同型对照IgG组。结果发现，两组在控制CD19+ALL肿瘤负荷方面等效，但前者可中和GM-CSF，有效预防CRS导致的体重减轻。而且，CAR-T19+Lenzilumab治疗后多种细胞因子/趋化因子表达下降，脑组织炎症、血脑屏障破坏和水肿减轻；脑组织中CD3 T细胞及CD11b阳性巨噬细胞表达下降。

图4  人源性肿瘤异种移植模型中CAR-T19+Lenzilumab治疗后脑组织炎症、血脑屏障破坏和水肿减轻，CD3 T细胞和CD11b阳性巨噬细胞表达下降

本研究利用人源性肿瘤异种移植模型首次证实了通过Lenzilumab中和GM-CSF可减轻CAR-T细胞治疗后CRS和中枢神经毒性，并增强CAR-T细胞抗肿瘤疗效。基于本研究结果，中和GM-CSF有望纳入临床实践以更好地控制CAR-T治疗相关不良反应。