Brain-Imaging Markers of Neurotoxicity and Long-Term Outcomes after CAR-T Cell Therapy

CAR-T 细胞治疗后神经毒性和长期结果的脑成像标志物

基本信息

  • 批准号:
    10657106
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 72.58万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
  • 财政年份:
    2023
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2023-04-01 至 2028-03-31
  • 项目状态:
    未结题

项目摘要

Project Summary CD19-directed chimeric antigen receptor (CAR)-T cell therapy for relapsed or refractory B-cell acute lymphoblastic leukemia (ALL) induces complete remission in 70-90% of otherwise incurable patients. CAR-T cell engagement with their target antigens induces expansion of activated CAR-T cells, producing cytokines and other pro-inflammatory mediators. Unfortunately, in approximately 50% of patients this inflammatory response also produces an Immune effector Cell-Associated Neurotoxicity Syndrome (ICANS), a serious neurotoxicity characterized by delirium, encephalopathy, dysphasia, and in severe cases, diffuse cerebral edema that can be fatal. Additionally, ICANS increases the risk for long-term cognitive impairments; possible consequences that have not been systematically studied. ICANS therefore remains a major challenge for the wider adoption of CAR-T cell therapy, creating an urgent need to mitigate or prevent ICANS, to understand its pathophysiology, and to predict its adverse long-term outcomes. We have compelling preliminary data demonstrating that several pre-infusion neuroimaging markers predict ICANS with high accuracy. Building upon these findings, we will develop a predictive algorithm in this proposal that will facilitate closer monitoring of high-risk patients, support with preventive treatments, and risk-adapted dosing of CAR-T cells. Our preliminary data also suggest that neuroimaging biomarkers serve as objective surrogates for clinical and subclinical ICANS. These markers may guide future development of targeted anti-cytokine and small molecule inhibitor-based interventions to inhibit or block neurotoxicity-specific pathways. Finally, preliminary data support our hypothesis that ICANS-induced abnormalities in attentional networks of the brain cause long-term neurocognitive impairments. Adverse outcomes are also seen in low grade neurotoxicity, suggesting a greater need than previously anticipated for cognitive and behavioral interventions in CAR-T cell patients, rather than only in patients with florid neurotoxicity. Expanding on our pilot study, we propose to conduct a prospective, longitudinal cohort study of 80 consecutive patients who receive CAR-T cell therapy for B-ALL. We will collect state-of-the-art (a) clinical assessments for ICANS and CRS, (b) multi-modal MRI to characterize brain structure, function, and metabolism, (c) peripheral blood samples for immunophenotyping using CyTOF (mass Cytometry by Time-Of-Flight) and to profile cytokines and biomarkers of blood brain barrier integrity, and (d) neurocognitive testing to characterize cognitive changes. Longitudinal data will be collected at (1) a pre- infusion baseline; and then post-infusion on (2) Day 10, when the ICANS risk is greatest, (3) Day 28, upon ICANS resolution, and (4) month 12, for long-term outcomes. These data will identify, with unparalleled inferential capacity, brain-based predictors and inflammatory mediators of ICANS, help develop brain MRI guidelines for CAR-T cell therapy, and help recommend specific cognitive training and neuroprotective strategies in patients with persistent brain deficits.
项目概要 CD19 定向嵌合抗原受体 (CAR)-T 细胞疗法治疗复发或难治性 B 细胞急性病 淋巴细胞白血病 (ALL) 可使 70-90% 无法治愈的患者完全缓解。大车 细胞与其靶抗原的结合诱导激活的 CAR-T 细胞的扩增,产生细胞因子 和其他促炎介质。不幸的是,大约 50% 的患者患有这种炎症 反应还会产生免疫效应细胞相关神经毒性综合征 (ICANS),这是一种严重的疾病 神经毒性,特征为谵妄、脑病、语言障碍,严重时会出现弥漫性脑损伤 水肿可能是致命的。此外,ICANS 还会增加长期认知障碍的风险;可能的 尚未系统研究的后果。因此,ICANS 仍然是一个重大挑战 CAR-T 细胞疗法的更广泛采用,迫切需要减轻或预防 ICANS,以了解其 病理生理学,并预测其不利的长期结果。我们有令人信服的初步数据 证明多种输注前神经影像标记物可以高精度预测 ICANS。建筑 根据这些发现,我们将在本提案中开发一种预测算法,以促进更密切的监测 高危患者的治疗、预防性治疗的支持以及 CAR-T 细胞的风险适应剂量。我们的 初步数据还表明,神经影像生物标志物可以作为临床和临床诊断的客观替代物。 亚临床 ICANS。这些标记物可能指导靶向抗细胞因子和小分子的未来开发 基于抑制剂的干预措施,以抑制或阻断神经毒性特异性途径。最后,初步数据支持 我们的假设是 ICANS 引起的大脑注意力网络异常会导致长期 神经认知障碍。不良后果也出现在低度神经毒性中,这表明更大的神经毒性 对 CAR-T 细胞患者的认知和行为干预的需求超出了之前的预期,而不是 仅适用于严重神经毒性的患者。扩大我们的试点研究,我们建议进行一项前瞻性的、 对 80 名连续接受 CAR-T 细胞治疗 B-ALL 的患者进行的纵向队列研究。我们将收集 最先进的 (a) ICANS 和 CRS 临床评估,(b) 表征大脑特征的多模态 MRI 结构、功能和代谢,(c) 使用 CyTOF 进行免疫表型分析的外周血样本(质量 通过飞行时间进行细胞计数)并分析血脑屏障完整性的细胞因子和生物标志物,以及(d) 神经认知测试来表征认知变化。纵向数据将在 (1) 预收集 输注基线;然后在输注后 (2) 第 10 天,此时 ICANS 风险最大,(3) 第 28 天,之后 ICANS 决议,以及 (4) 第 12 个月,以获得长期成果。这些数据将具有无与伦比的识别性 ICANS 的推理能力、基于大脑的预测因子和炎症介质,有助于开发脑 MRI CAR-T 细胞治疗指南,并帮助推荐特定的认知训练和神经保护措施 持续性脑缺陷患者的治疗策略。

项目成果

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