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这篇研究聚焦 CAR-T 治疗 B 细胞急性淋巴细胞白血病（B-ALL）引发的细胞因子释放综合征（CRS）。通过单细胞 RNA 测序等技术，发现干扰素诱导跨膜蛋白 1（IFITM1）与 CRS 严重程度相关，有望成为早期预测生物标志物，为优化 CAR-T 治疗提供依据。
### 研究背景
嵌合抗原受体（CAR）-T 细胞靶向 CD19 的疗法，为复发或难治性 B 细胞急性淋巴细胞白血病（R/R B-ALL）的治疗带来了变革。然而，细胞因子释放综合征（CRS）是该疗法严重且可能致命的并发症，表现为发热、恶心、疲劳，严重时会导致多器官衰竭。尽管单细胞转录组学研究取得进展，但骨髓单个核细胞（BMMCs）在单细胞水平对 CRS 结局的调节作用尚未得到充分探索。本研究旨在探究 BMMCs 的异质性及其对 CRS 严重程度个体差异的影响，为制定靶向治疗策略提供依据，提升 CAR-T 疗法的安全性和有效性。
研究方法
- 伦理审批与患者招募：本研究获得华中科技大学同济医学院附属协和医院伦理委员会批准（编号 [2019] 008），遵循《赫尔辛基宣言》，所有参与者均签署了书面知情同意书，并在 ClinicalTrials.gov 注册（编号 NCT04008251）。研究共招募 32 例 B-ALL 患者，详细的纳入和排除标准及研究方法见补充材料。
- 数据收集与 CRS 观察：从 2020 年 10 月至 2023 年 5 月 5 日在协和医院收集患者安全性和有效性数据。18 例患者出现 CRS，其中 7 例为 3 级或更高级别。4 例 3 级及以上 CRS 患者接受托珠单抗治疗，3 例使用皮质类固醇。CAR-T 细胞输注到 CRS 发作的中位间隔为 7 天（3 - 14 天），18 例患者 CRS 中位持续时间为 5 天（1 - 19 天）。
- 单细胞 RNA 测序（scRNA-seq）：对 4 例患者在 3 个不同时间点采集样本进行 scRNA-seq，包括基线 BMMCs（BMMC-1）、输注产品（IPs）和 CRS 高峰期的 BMMCs（BMMC-2）。其中 2 例患者 CRS 为 0/1 级，2 例为 3 级或更高。共分析了 4 例患者 BMMC-1、IPs 和 BMMC-2 的 120,780 个细胞，虽无法正式评估批次效应，但样本细胞分布在多个簇，批次效应影响较小。
研究结果
- 细胞聚类与分类：对所有 BMMCs 和 IPs 进行无偏聚类，鉴定出 21 个转录上不同的细胞簇，进一步分为五类：IPs、造血干细胞和祖细胞（HSPCs）、自然杀伤 / T 细胞（NK/T 细胞，包括 T 细胞、NK 细胞和 NK-T 细胞）、髓系细胞（包含树突状细胞、单核细胞谱系和粒细胞谱系）和 B-ALL 细胞。IPs 又细分为 CD4+CD8– T 细胞、CD4–CD8+ T 细胞、双阳性 T（DPT）细胞和双阴性 T（DNT）细胞，其他细胞类型也依据特定基因特征进行分类，通过比较基因集富集分析（GSEA）验证了细胞注释结果。
- 与 CRS 相关的基因和通路：通过基因本体（GO）和京都基因与基因组百科全书（KEGG）通路分析，发现严重 CRS 患者的 BMMCs 中，多种细胞因子相关信号通路的基因显著富集。高疾病负担（DB）组的 B-ALL 细胞几乎所有分析通路的基因表达都升高；低 DB 组的 NK/T 和髓系细胞中，参与细胞因子生物合成、代谢、分泌和正调控的基因上调。IP 子集仅在部分调节细胞因子产生的通路中富集。进一步分析 44 条细胞因子相关信号通路，发现干扰素（IFN）产生和反应相关通路最丰富，其次是白细胞介素（IL）-1 相关通路。高 DB 组的 B-ALL 细胞和 HSPCs 主要富集 IFN 和 IL-1 相关通路，低 DB 组的 NK/T 和髓系细胞则在 IFN、IL-1、IL-8 和 IL-12 相关通路富集。
- 关键基因 IFITM1 的发现与验证：基于严格标准构建蛋白 - 蛋白相互作用（PPI）网络确定枢纽基因，除两个编码肿瘤坏死因子（TNF）超家族受体的基因外，所有枢纽基因都与 IFN 相关信号通路有关，其中干扰素诱导跨膜蛋白 1（IFITM1）在各分析数据集中都是关键枢纽基因。对 28 例患者基线 BMMC 样本进行批量 RNA 测序，发现高等级 CRS 患者中 IFITM1 的平均相对表达高于低等级 CRS 患者（0.52 vs. 0.11，P < 0.001）。体外实验表明，在 Nalm-6 细胞或 THP1 细胞与 CAR-T 细胞共培养时，敲低 IFITM1 显著降低 IL-6 表达（均 P < 0.001）。
- 肿瘤细胞表型对 CRS 的影响：患者 18 虽骨髓原始细胞比例高，但仅出现 1 级 CRS。将 B-ALL 细胞分为 4 个转录簇分析发现，输注后簇 1 细胞数量增加，簇 3、5、10 细胞数量下降。簇 3、5、10 的差异表达基因（DEGs）富集在凋亡和 TNF 信号通路，簇 1 的 DEGs 主要富集在 IFN 相关通路。基线时，CAR-T 输注产品中高表达 IFN 相关信号基因的肿瘤细胞极少，随着其在骨髓中扩增，CAR-T 细胞近乎耗尽，与患者轻度 CRS 表现相关。
研究结论
CRS 是 CAR-T 治疗的重大挑战，目前的治疗方法存在局限性。IFITM1 作为 IFN 信号通路的关键分子，可作为严重 CRS 发生的早期预测生物标志物，为及时干预提供指导。早期评估 CAR-T 输注结果和骨髓免疫微环境至关重要，单细胞基因调控研究为识别预测生物标志物和个性化干预策略奠定了基础，有助于推进 CRS 管理的精准化。
