单细胞图谱揭示BCMA CAR-T治疗多发性骨髓瘤疗效与毒性的细胞动力学机制

《Cancer Cell》：A longitudinal single-cell atlas to predict outcome and toxicity after BCMA-directed CAR T cell therapy in multiple myeloma

本刊推荐：针对BCMA的CAR-T细胞疗法虽能显著改善复发/难治性多发性骨髓瘤（RRMM）患者的预后，但其疗效和毒性差异的机制尚不明确。Rade等人通过建立61例RRMM患者（接受Ide-cel或Cilta-cel治疗）的纵向单细胞多组学图谱（135份外周血样本），揭示了Cilta-cel通过诱导CD4+细胞毒性T细胞扩增驱动更深层缓解，同时发现浆细胞样树突状细胞（pDC）是BCMA的高表达非B系靶点，为BCMA靶向治疗提供了新的生物学见解和潜在应用方向。

　　

对于复发或难治性多发性骨髓瘤（RRMM）患者而言，靶向B细胞成熟抗原（BCMA）的嵌合抗原受体T细胞（CAR-T）疗法带来了革命性的希望。两种主流产品——idecabtagene vicleucel（Ide-cel）和ciltacabtagene autoleucel（Cilta-cel）——虽靶向同一分子，但在临床实践中却展现出迥异的疗效和安全性特征。Cilta-cel通常能诱导更深、更持久的缓解，但其细胞因子释放综合征（CRS）等免疫相关毒性的风险也备受关注。究竟是什么细胞和分子机制主导了这种差异？解答这一问题，对于优化患者选择、预测并管理毒性、乃至开发新一代疗法都至关重要。

为了深入揭示BCMA CAR-T疗法背后的细胞动力学奥秘，由Michael Rade、David Fandrei和Markus Kreuz等人领导的研究团队在《Cancer Cell》上发表了他们的最新成果。他们前瞻性地收集了一个真实的RRMM患者队列，对接受Ide-cel（n=34）或Cilta-cel（n=27）治疗的患者进行了系统的纵向追踪。研究团队构建了一个包含135份外周血单核细胞（PBMC）样本的高分辨率单细胞多组学图谱，整合了单细胞RNA测序（scRNA-seq）、T细胞受体（TCR）和B细胞受体（BCR）测序以及表面蛋白（ADT）数据，并结合流式细胞术、可溶性BCMA（sBCMA）检测等临床数据，旨在描绘一幅全面的免疫应答动态图景。

研究的关键技术方法主要包括：1） 建立了一个包含61例RRMM患者的真实世界队列，在白细胞分离（LP）、输注后晚期（平均第31天）和极晚期（平均第101天）三个关键时间点采集135份PBMC样本；2） 应用10x Genomics平台进行单细胞多组学测序（scRNA-seq, TCR-seq, BCR-seq, ADT），对约44万个细胞进行分析；3） 利用流式细胞术在多个时间点动态监测CAR-T细胞扩增和免疫细胞亚群变化；4） 通过酶联免疫吸附试验（ELISA）定量血清sBCMA水平；5） 使用体外细胞毒性实验验证CAR-T细胞对BCMA阳性靶细胞的杀伤能力。

研究结果

临床结局与CAR-T细胞扩增动力学

临床数据分析证实了Cilta-cel的优越性。其完全缓解（CR）率显著高于Ide-cel（78% vs. 38%），中位无进展生存期（PFS）在Cilta-cel组也未达到，而Ide-cel组为6个月。进一步分析发现，获得CR的患者其CAR-T细胞在输注后第30天和第100天的持续水平显著更高，且CR患者的CD4+ CAR-T细胞与CD8+ CAR-T细胞的比值在输注后第7、14和30天均显著高于非CR患者，凸显了CD4+ CAR-T细胞在抗肿瘤应答中的关键作用。

纵向单细胞免疫图谱

通过对约44万个细胞的深度分析，研究团队描绘了CAR-T细胞输注前后的外周血免疫细胞动态变化。他们观察到，在输注后晚期时间点，循环浆细胞（cPC）、浆细胞样树突状细胞（pDC）等细胞比例较高的患者PFS较短，而CD8+终末分化效应记忆T细胞（EMRA）和表达颗粒溶素（granulysin）的细胞毒性CD4+ T细胞（CD4+ GNLY+）等细胞比例较高的患者则预后更好。值得注意的是，在非B系细胞中，pDC显示出最高的BCMA表达，这提示它们可能是CAR-T细胞潜在的非预期靶点。

T细胞受体谱系与功能状态的动态演变

差异基因表达分析显示，与非CR患者相比，CR患者在输注后晚期的CD4+细胞毒性T细胞（CTL）中，与T细胞免疫和激活调控相关的基因（如TCF7, IL7R）显著上调。相反，非CR患者的CD8+效应T细胞则表现出线粒体功能障碍和耗竭相关基因（如TIGIT, CD38）的上调，提示效应功能受损是治疗失败的重要原因。T细胞轨迹推断分析进一步揭示，CR患者的CD4+ T细胞更倾向于向细胞毒性效应状态分化。

细胞因子释放综合征（CRS）的细胞基础

67%的患者经历了CRS（主要为1-2级）。发生CRS的患者其CAR-T细胞扩增峰值和血清C反应蛋白（CRP）峰值显著更高。单细胞分析发现，CRS患者的外周血免疫细胞组成发生显著改变，且在输注后晚期，其CD4+和CD8+ T细胞克隆的细胞毒性特征以及多种免疫细胞中的肿瘤坏死因子-α（TNF-α）信号通路均显著增强，反映了系统的免疫激活状态。

Cilta-cel与Ide-cel的差异机制

直接比较两种产品发现，Cilta-cel诱导的CAR-T细胞扩增峰值更高，达峰时间更晚（中位第14天 vs. 第7天）。单细胞转录组分析表明，Cilta-cel治疗的患者体内CD4+ CTL等细胞毒性亚群更丰富，而BCMA表达的B细胞和pDC则被更彻底地清除。此外，Cilta-cel来源的CD8+ CAR-T细胞高表达记忆相关基因（如SELL, IL7R），而Ide-cel来源的则更富效应特征，提示两者分化状态不同。

BCMA表达细胞的动态与免疫重建

研究证实了CAR-T细胞对恶性浆细胞、正常B细胞和pDC的有效清除。sBCMA水平与肿瘤负荷密切相关，其大幅下降与更强的CAR-T扩增和更高的CRP水平相关，将肿瘤清除与全身炎症联系起来。值得注意的是，体外实验证实，患者来源的CAR-T细胞以及BCMAxCD3双特异性抗体teclistamab均能有效杀伤表达BCMA的pDC细胞系CAL-1，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，BPDCN）提供了概念验证。

研究结论与意义

这项研究通过构建一个前所未有的纵向单细胞多组学图谱，深刻揭示了BCMA CAR-T疗法在RRMM中发挥疗效和产生毒性的细胞机制。其主要意义在于：1） 从细胞动力学和转录组层面阐明了Cilta-cel相比Ide-cel具有更优疗效的机制，即其更擅长驱动CD4+细胞毒性T细胞的扩增和持久存在；2） 识别出pDC这一表达BCMA的非传统靶细胞，不仅解释了治疗相关的B细胞谱系清除，更意外地开辟了将BCMA靶向疗法（如CAR-T或双特异性抗体）拓展至BPDCN等pDC相关疾病的新领域；3） 强调了sBCMA作为预测疗效和毒性的重要生物标志物价值，其下降幅度与CAR-T扩增和炎症程度直接相关；4） 揭示了T细胞功能状态（特别是线粒体功能和效应程序）是决定临床应答的关键。这些发现为未来开发更安全、更有效的免疫疗法提供了坚实的科学依据和丰富的生物标志物资源，标志着多发性骨髓瘤免疫治疗进入了精准化和机制驱动的新阶段。