1月10日，美国贝勒医学院发表在《Science Advances》一篇文章详细研究了嵌合抗原受体T细胞(CAR-T)中CD28和4-1BB共刺激结构域对细胞毒性行为的影响，这两种CAR-T细胞的差异源于CAR分子与免疫突触脂筏的相互作用动态，以及黏附分子的募集和细胞毒性机制的不同。研究结果揭示了CAR-T细胞免疫突触的分子动力学机制，为设计更有效、毒性更低的CAR-T细胞疗法提供了新的方向。
先说一下膜脂筏 (mLRs) ，是细胞膜上富含胆固醇和鞘脂的特殊区域，像漂浮在细胞膜上的小筏子。它们在细胞膜上不是静止的，而是动态地聚集和分散。mLRs 的聚集可以促进信号分子的相互作用，放大信号，从而更有效地传递信息。
为什么CARCD28ζ T 细胞能够进行短暂且快速杀伤肿瘤细胞？
●CARCD28ζ 分子能够快速穿梭进入和离开膜脂筏 (mLRs)，促进微管组织中心（MTOC）和溶解颗粒的快速极化：在与肿瘤细胞共培养的早期 (15 分钟)，CARCD28ζ 分子会显著转移到 mLRs 部分， 而在 60 分钟时， CARCD28ζ 分子已恢复到突触前水平。这种快速的动态变化使得 CARCD28ζ T 细胞能够更迅速地将微管组织中心 (MTOC) 和溶解颗粒极化到 CARIS， 从而快速发起攻击。例如，在与 Daoy.CD19 肿瘤细胞共培养的 15 分钟内，CD19-CARCD28ζ T 细胞的颗粒与 MTOC 之间的平均距离显著减小， 表明颗粒汇聚速度更快。
●CARCD28ζ T 细胞表现出更强的细胞毒性脱颗粒作用，导致更高的杀伤效率：CARCD28ζ T 细胞分泌更高水平的穿孔素。此外，CD8 CARCD28ζ T 细胞的杀伤时间显著短于 CD4 CARCD28ζ T 细胞。
CARCD28ζ T 细胞的快速 mLRs 穿梭、快速的 MTOC 和溶解颗粒极化， 以及更强的细胞毒性脱颗粒作用， 共同促成了其短暂、急性、致死性的 CARIS 形成， 并最终提高了其快速杀伤能力。
那么为什么CAR-BBζ T 细胞持续杀伤肿瘤？
●CAR-BBζ T 细胞的杀伤能力与其增殖能力密切相关：与 CARCD28ζ T 细胞相比，CAR-BBζ T 细胞在遇到肿瘤细胞后增殖能力更强， 且具有更高的 ρcytotox 值 (ρcytotox 是 CAR T 细胞倍增与其细胞毒性的比率常数)。这表明 CAR-BBζ T 细胞更依赖于增殖来达到相同的细胞毒性。
●CAR-BBζ T 细胞倾向于协同杀伤肿瘤细胞： 当效应细胞过量时， 额外效应细胞的存在提高了单个靶细胞的杀伤效率。这表明 HER2- CAR-BBζ T 细胞倾向于“协同杀伤”单个靶标， 即多个 CAR-BBζ T 细胞会同时攻击一个肿瘤细胞。
CAR-BBζ T 细胞虽然单个细胞的杀伤速度较慢， 但其持续的杀伤能力与其强大的增殖能力和协同杀伤的特性密切相关。
决定 CAR T 细胞突触动力学和杀伤行为的关键因素是什么？
●CAR 与膜脂筏 (mLRs) 相关联，并影响 CAR 免疫突触 (CARIS) 的形成： 共聚焦显微镜观察到，在 HER2-CARCD28ζ 和 HER2-CAR4-1BBζ T 细胞中，CAR 分子、肌动蛋白、LAT 和 CTB 在 CARIS 处共定位。此外，与未成熟的 CARIS 相比，成熟的（富含肌动蛋白）CARIS 中 LAT 和 CTB 的富集程度更高，进一步证实了 mLRs 与 CARIS 的关联。
●CARCD28ζ 和 CAR4-1BBζ 分子以不同的模式穿梭进入 mLRs，影响 CAR T 细胞的杀伤行为：CARCD28ζ 分子在与肿瘤细胞接触的早期（15 分钟）快速转移到 mLRs 部分， 并在 60 分钟时恢复到突触前水平， 表现出一种快速且短暂的结合模式。与此相反， CAR4-1BBζ 分子在 mLRs 部分的积累速度较慢， 在 60 分钟时才达到峰值， 表现出一种缓慢且持续的结合模式。
●CAR 分子与 mLRs 的不同结合模式， 导致两种 CAR T 细胞的抗原敏感性和细胞毒性反应存在差异：CARCD28ζ 分子与 mLRs 的快速结合模式， 可能解释了其更高的抗原敏感性， 即使在抗原密度较低的情况下也能有效地杀伤肿瘤细胞。而 CAR4-1BBζ 分子与 mLRs 的缓慢结合模式， 则导致其抗原敏感性较低， 需要更高的抗原密度才能有效地杀伤肿瘤细胞。
CAR 分子穿梭进入脂质筏的模式， 是决定 CAR T 细胞突触动力学和杀伤行为的关键因素。
CAR-BBζ T 细胞与肿瘤细胞的更长接触时间和更低的连续杀伤能力机制是什么？
●CAR-BBζ T 细胞的 LFA-1 与 mLRs 的结合比 CARCD28ζ T 细胞更强，且持续时间更长：在肿瘤细胞接触后，无论早期（15 分钟）还是晚期（60 分钟），HER2-CAR-BBζ T 细胞介导的 CARIS 中与 mLRs 相关的 LFA-1 水平均高于 HER2-CARCD28ζ T 细胞。这表明 LFA-1 在 CAR-BBζ T 细胞与肿瘤细胞的持续性接触中发挥着重要作用。
●活化的 LFA-1 (aLFA-1) 更多地被招募到 CARIS-BBζ， 且与 CARIS-BBζ 的肌动蛋白密度相关， 而与 CAR 密度无关。这表明在 CAR-BBζ T 细胞中，LFA-1 的激活和募集到 CARIS mLRs 的模式较少依赖于 CAR。
●CAR-BBζ T 细胞表达更高水平的 ICAM-1， 增强了 CARIS 的粘附力。与 HER2-CARCD28ζ T 细胞相比，HER2-CAR-BBζ T 细胞表达的 ICAM-1 水平明显更高。ICAM-1 与 LFA-1 的异型相互作用，以及 ICAM-1 彼此间的同型相互作用， 共同增强了 CAR-BBζ T 细胞的粘附力， 使其能够更长时间地与肿瘤细胞保持接触。
总之，CAR-BBζ T 细胞中 LFA-1 与 mLRs 的持续性结合、 aLFA-1 向 CARIS-BBζ 的优先募集，以及 ICAM-1 的高表达，共同增强了 CARIS--BBζ 的结构性亲和力可导致 CAR-BBζ T 细胞与肿瘤细胞的更长接触时间和连续杀伤。
CARCD28ζ T 细胞独特的细胞毒性机制又是怎样？
●CARCD28ζ T 细胞能够更快速地招募 PKCθ 到 CAR 免疫突触 (CARIS)， 促进下游信号通路的激活。在 CD19 抗原刺激 10 分钟和细胞接触 20 分钟时，尽管两种 CAR T 细胞在 CARIS 处的 CAR 密度相当，但 PKCθ 在 CARISCD28ζ 中的积累水平明显更高。这是因为 CARCD28ζ T 细胞能够将更多的 PKCθ 转移到 CARIS 区域。
●CARCD28ζ T 细胞的微管组织中心 (MTOC) 和溶解颗粒能够更快速地极化到 CARIS， 促进细胞毒性脱颗粒作用。与 CD19-CAR4-1BBζ T 细胞相比，CD19-CARCD28ζ T 细胞的颗粒与 MTOC 之间的平均距离在细胞接触的 15 分钟内显著减小， 表明颗粒汇聚速度更快。此外，与 CARIS4-1BBζ 相比，CARCD28ζ T 细胞的 MTOC 更靠近 CARIS。
●CARCD28ζ T 细胞主要通过细胞毒性脱颗粒作用来杀伤肿瘤细胞， 表现出更高的杀伤效率。CARCD28ζ T 细胞，尤其是 CD8 CARCD28ζ T 细胞，其溶酶体相关膜蛋白 1 (LAMP-1; CD107a) 的累积表达水平更高， 表明其更强的细胞毒性脱颗粒作用。
也就是说，CARCD28ζ T 细胞独特的PKCθ 的快速募集、MTOC 和溶解颗粒的快速极化， 以及更强的细胞毒性脱颗粒作用， 共同促成了其更高的功能性亲和力和更强的初始杀伤能力。
仔细读读还是很有收获， CARIS 界面上的分子事件可能有助于合理设计更有效的 CAR 分子，设计出更强的CAR分子。也学到了一些新的东西如，CAR-BBζ T 细胞的杀伤能力与其增殖能力密切相关，CAR-BBζ T 细胞倾向于协同杀伤肿瘤细胞， 即多个 CAR-BBζ T 细胞会同时攻击一个肿瘤细胞，同时表达更高水平的 ICAM-1， 增强了 CARIS 的粘附力等等。
参考文献：
Ahmed Z. Gad et al. ,Molecular dynamics at immune synapse lipid rafts influence thecytolytic behavior of CAR T cells.Sci. Adv.11,eadq8114(2025).DOI:10.1126/sciadv.adq8114
