在过去的几十年里，科学对免疫细胞抗肿瘤机制的研究取得了快速的发展，过继细胞疗法(Adoptive Cell Therapy ,ACT)已成为治愈癌症最有希望的方法。ACT疗法是指采集患者的血液，在体外分离出免疫细胞并通过改造、增殖、培养、鉴定后回输到患者体内以达到治疗癌症目的的方法。ACT疗法主要包括TILs、CAR-T、TCR-T等。
CAR-T(Chimeric Antigen Receptor T-cell, CAR-T)疗法即嵌合抗原受体T细胞疗法，是目前治疗癌症最新、最有前景的方法之一，它能增强人体的免疫系统，对抗癌症。CAR-T疗法，是通过基因工程的手段，在T细胞的细胞膜上嵌合某种特定肿瘤抗原受体基因，形成修饰的T细胞，进而可以特异性识别和结合肿瘤细胞表面的抗原，来实现对肿瘤细胞的特异性杀伤（图一）。与T细胞不同，而CAR-T细胞的CAR结构可以识别肿瘤细胞表面的抗原并引导T细胞发挥细胞毒性功能，不需要依赖MHC分子（主要组织相容性复合体），因此CAT-T细胞比天然性T细胞具有更广泛的靶点。
▲图一：CAT-T示意图[1]
▲图二：嵌合抗原受体（CAR）的结构[2]
胞外域为单克隆抗体的单链可变片段（Single-Chain Variable Fragment ,scFv）和铰链域(Hinge)。scFv负责识别并结合肿瘤细胞表面的相关抗原(Tumor-Associated Antigen, TAA)。Hinge负责将scFv与跨膜结构域（TM）连接起来。
跨膜域负责将CAR结构锚定在T细胞膜上，对CAR结构具有稳定作用，有证据表明它还能增强T细胞的活化[3]。
胞内域由两部分组成，信号激活结构域（Signaling Domain）和一个或多个共刺激结构域(Co-Stimulatory Domain)。信号激活结构域负责激活T细胞，此结构通常为CD3ζ。T细胞激活的过程依赖于CD3ζ中免疫受体络氨酸的活化基序(ITAM)的磷酸化。除了CD3ζ以外，部分研究使用免疫球蛋白（Ig）E-γ结构域的Fc受体作为CAR的信号激活结构域，但发现这种结构效果不理想。然而，单独依赖于信号激活结构域中的CD3ζ，并不足以将T细胞激活到一定的水平，并持续维持CAR-T细胞的增殖。共刺激结构域（第一代CAR-T缺乏此结构域）通常源于T细胞的信号传导亚基，如来自CD28受体家族(CD28，ICOS)或肿瘤坏死因子受体家族(4-1BB、OX40、CD27)等，其功能是向T细胞传导细胞外结合信号，启动下游信号联级反应，提供T细胞激活的第二信号，使T细胞持续增殖并释放细胞因子，提高T细胞的抗肿瘤能力。
简而言之，就是CAR结构三个部分各自行使自己的功能，scFv作为抗原识别物，其能够识别并结合到靶细胞上；跨膜结构域则相当于CAR的“支架”，将CAR结构牢牢固定在T细胞上；信号激活结构域与共刺激结构域共同激活T细胞、增殖并引导其杀伤肿瘤细胞，同时诱导内源性免疫细胞对肿瘤细胞进行清除。当被抗原识别和结合后，产生刺激信号传至胞内信号域，T细胞被激活并发挥功能。
经过近三十年的发展，CAR的技术不断革新，CAR目前已经发展到第五代，其旨在通过降低毒性和非特异性抗原识别来提高治疗的安全性，通过刺激CAR-T细胞中的增殖、激活和记忆表型的产生来提高效率，并为CAR-T细胞的最佳作用提供免疫调节（图三）。
▲图三；CAR结构在不同世代的演变[4]
第一代CAR结构胞外的scFv作为抗原识别结合结构域，胞内CD3ζ作为细胞内信号激活结构域。尽管第一代CAR-T可以在移植的T细胞中启动细胞毒性抗肿瘤反应，但由于 CAR结构缺乏共刺激结构域而不能产生足够水平的白细胞介素(IL)-2，导致T细胞的细胞毒性和增殖水平低。
在CD3ζ信号传导域的基础上，第二代的CAR添加了一个能够激活T细胞的共刺激信号结构域，这极大提高了T细胞的增殖和存活时间。如CD28可以传递很强的激活信号，可使T细胞在较短时间内达到很高水平的杀伤活性；4-1BB传递的激活信号更持久，可使T细胞对肿瘤细胞的持续杀伤。但受限于二代CAR-T细胞使用逆转录病毒为传染载体，其可携带的转基因片段的长度有限，不能同时将CD28和4-1BB同时转入T淋巴细胞中，因此只能在二者之间进行选择。
第三代的CAR-T使用DNA载量更大的慢病毒作为传染载体，如可以同时将CD28和4-1BB的DNA片段同时导入T细胞，因此第三代CAR结构包含了两个共刺激结构域，理论上解决了CAR-T更高的激活强度更持久的存活能力。然而，高水平持久性的CAR-T可能导致其攻击自身免疫系统等引起的安全性问题仍未有很好的解决方案。
第四代CAR的设计思路是从肿瘤疾病的精准化治疗角度去考虑的。如实体瘤在慢性发展过程会产生一个微环境（TME），导致CAR-T无法进入肿瘤内部，因此CAR-T疗法在实体瘤的治疗中没有很好的成效。TRUCK CAR-T将细胞因子(IL-12)或趋化因子导入到CAR中，可以增加T细胞在肿瘤组织中的侵润，同时募集体内其它免疫细胞对肿瘤细胞进行清除；在某些研究中，在CAR结构上连接一个自杀基因或某些药物的敏感基因，保证CAR-T在治疗后能够从体内清除掉而避免其误伤体内的正常细胞，提高CAR-T疗法的安全性与可控性。
第五代CAR-T为通用型CAR-T，它通过敲除TRAC基因，这导致T细胞受体α（TCR-α）和β(TCR-β)链被清除，意味着T细胞表面的T细胞受体（TCR）被清除，避免了移植物抗宿主反应（GVHD）的发生。
04
自从2017年FDA批准CD19 CAR-T产品诺华（Kymriah）上市后，CAR-T细胞疗法进入了高速发展的阶段，但目前批准上市的产品均为第二代CAR-T。CAR-T想要在市场上普及，还有很长的路要走。
安全性问题是CAR-T首要解决的问题，如脱靶效应、细胞因子释放综合征（CRS）及神经毒性（NTX）；目前上市的CAR-T产品均集中于血液肿瘤的治疗，而实体瘤的治疗还没有实现重大突破。2021年我国NMPA批准复星凯特的阿基仑赛注射液及药明巨诺的瑞基奥仑赛注射液两款CAR-T产品上市，这两款产品的靶点均为CD19。虽然以CD19作为靶点的CAR-T效果很好，但其仅局限于B细胞相关的血液肿瘤的治疗，想要解决实体瘤的治疗要需要开发其它更多特异性强的靶点；价格昂贵也是CAR-T面临的巨大挑战，如阿基仑赛注射液要120万人民币一针，瑞基奥仑赛注射液要129万一针，这让绝大部分癌症患者都望而却步。
随着分子生物学技术的不断发展，在CAR分子的设计上将获得更多的突破，未来更安全、高效的通用型CAR-T将会被设计出来造福更多的癌症患者。
声明｜1. 本账号中的原创文章可留言申请授权，本文内容可能包含购买的版权图片，转载请谨慎。
2. 本文旨在分享科普知识，进行学术交流，或传递行业前沿进展，不作为官方立场，不作为相关医疗指导或用药建议，无任何广告目的，未进行商业用途，仅供读者参考。
3. 本账号转载的图文视频等内容若涉及版权等问题，请联系我们及时处理删除。
审核 | 彭鱼雁
点击分享、收藏、在看、点赞鼓励一下小编吧~
