嵌合抗原受体（CAR）是一种受体蛋白，它赋予免疫细胞新的能力，以靶向特定的抗原蛋白。CAR-T细胞治疗在血液恶性肿瘤取得了巨大的成就。到目前为止，已有5种CAR-T疗法得到了批准。CAR-T细胞疗法作为癌症治疗方面革命性的生物技术产品，展现出未来征服癌症的卓越潜力。
CAR-T细胞发展简史
回顾CAR-T的发展史，首先要提到1957年Thomas及其同事报告的首次白血病患者骨髓移植以及随后Miller等人发现了T细胞的起源。然而，直到1986年Steven Rosenberg报告了一项关于肿瘤浸润淋巴细胞（TIL）的研究，这才让人们将目光锁定在“患者自身的免疫细胞可以对抗自身癌症”的理念上。
1992年，Sadelain等人成功地建立了逆转录病毒介导的基因转移到T淋巴细胞的方法，使基因修饰成为在实验或治疗环境中控制免疫的手段。几乎与此同时，ZeligEshhar及其同事利用抗体结合域和T细胞受体上免疫球蛋白的γ或ζ亚单位，通过嵌合单链设计了细胞毒性淋巴细胞的特异性激活，从而开发出第一代CAR-T细胞。
五年后，Sadelain博士的研究小组证明，将CD28等共刺激信号整合到CAR-T中可增强生存、增殖并保持活性，从而开发出第二代CAR。随后，携带靶向CD19的CAR-T细胞被开发出来，并启动了慢性淋巴细胞白血病（CLL）和急性淋巴细胞白血病（ALL）的I期临床试验。试验结果证明CAR-T疗法在化疗难治性ALL的成人中诱导有效缓解，随后生物工艺生产规模扩大。
2017年，FDA批准了CD19 CAR-T细胞疗法（Tisagenlecleucel）适用于儿童和年轻人的ALL。到目前为止，FDA批准了五种用于癌症治疗的CAR-T细胞治疗药物。
CAR-NK的研究概况
NK细胞是第一个被鉴定的先天性淋巴细胞（ILC）亚型，能对病毒感染和/或转化的细胞产生多种效应器功能，主要是细胞杀伤和产生促炎细胞因子。CAR-NK疗法的研究目前处于起步阶段，临床前和临床研究的数量逐年增加，这体现在每年都在增加的关于CAR-NK的研究论文。
此外，在研究的靶标方面，Her2是实体瘤最常用的靶点，而CD19抗原在血液肿瘤中最常见。使用原代NK细胞的研究中，65%的人在研究B细胞恶性肿瘤，CD19是最受欢迎的靶点。有趣的是，在使用NK细胞系的研究中，研究实体瘤是血液恶性肿瘤的2倍以上。
还有多项针对实体瘤的研究处于启动或招募阶段。
CAR-M的研究进展
鉴于CAR-T细胞治疗的成功和CAR-NK细胞的发展潜力，研究人员对开发用于肿瘤免疫治疗的CAR巨噬细胞（CAR-M）产生了极大的兴趣。CAR-M的出现为治疗实体瘤开辟了新的可能性：用特异性CARs修饰人巨噬细胞，以提高巨噬细胞对肿瘤的吞噬活性和抗原呈递。
目前使用CAR-M治疗癌症已进行了多种尝试。研究人员设计了嵌合抗原受体吞噬细胞（CAR-P），它可以引导巨噬细胞吞噬特定的靶细胞。
研究证明，表达Megf10或FcRv胞内结构域的CAR-P可促进对靶抗原的吞噬能力。
CAR-PMegf10可以特异性地触发对靶向配体的吞噬作用，通过酪氨酸磷酸化的局部信号级联反应启动吞噬，TCR-CD3ζ可能通过招募syk激酶而促进CAR-P的吞噬作用。
全细胞吞噬是比较罕见的，而啃咬靶细胞更为频繁，这表明CAR-P巨噬细胞与靶细胞之间的相互作用不足以触发直接的全细胞吞噬。已有研究发现，PI3K信号在大靶点的内吞过程中起重要作用，可以促进巨噬细胞的吞噬作用。研究人员将pI3K p85亚单位与CAR-P-FcRv连接起来，形成一个“串联”CAR（CAR-Ptandem）。CAR-Ptandem具有较好的全细胞吞噬功能。
宾夕法尼亚大学的研究人员使用含有CD3-ζ胞内结构域的抗HER2的CAR-M。在两种实体瘤移植的异位小鼠模型中，单次注射抗HER2-CAR-M可降低肿瘤负荷，延长小鼠存活时间。在人源化小鼠模型中还发现， HER2-CAR-M能够将M2巨噬细胞转化为M1巨噬细胞，诱导炎症性肿瘤微环境，增强T细胞的抗肿瘤细胞毒性。此外，还发现HER2-CAR-M可能产生表位扩散，为避免肿瘤免疫逃逸提供了新思路。
Zhang等人利用诱导多能干细胞（iPSCs）表达CAR结构并分化为巨噬细胞，命名为CAR-iMac。研究表明，表达CAR的iPSCs能分化为巨噬细胞样细胞，在无抗原的情况下，CAR-iMac更接近M2极化状态。然而，在存在特异性抗原的情况下如CD19，CAR介导的信号促进了CAR-iMac的吞噬作用，并导致CAR-iMac向促炎的M1型的转化。iPSC来源的巨噬细胞可能成为髓系肿瘤免疫治疗的重要细胞来源。
CAR-T治疗实体瘤无效的一个重要原因是T细胞难以进入肿瘤组织。这是因为实体瘤细胞外基质（ECM）形成的物理屏障阻止了T细胞进入肿瘤组织。ECM由高度有序的纤维分子、糖蛋白和其他大分子产生，其合成和降解主要受基质金属蛋白酶（MMPs）和金属蛋白酶组织抑制剂（TIMPs）的调控，而巨噬细胞就是MMP的重要来源。
研究人员设计了一种CAR-147的结构，它由靶向人HER2的单链抗体、IghG1的铰链区和小鼠CD147分子的跨膜和细胞内区域组成。CAR-147与HER2+人乳腺癌细胞共培养后，在CAR-147巨噬细胞中诱导多个MMP的表达，证明CAR-147能特异性识别HER2抗原，有效激活巨噬细胞中MMP的表达。
CAR-147巨噬细胞在体外不抑制肿瘤细胞增殖，但静脉注射CAR-147巨噬细胞可显著抑制4T1乳腺癌小鼠模型的肿瘤生长。同时发现用CAR-147巨噬细胞治疗的肿瘤中T细胞所占的比例远高于对照巨噬细胞治疗的肿瘤，说明CAR-147巨噬细胞能破坏肿瘤细胞外基质，促进T细胞向肿瘤浸润。
结语
NK细胞是一类独特的抗肿瘤效应细胞，具有不受 MHC 限制的细胞毒性、产生细胞因子和免疫记忆等功能。CAR-NK细胞疗法是一个很有前途的临床研究领域，对某些癌症患者具有良好的安全性和初步疗效。我们有理由相信，随着科学技术的进一步发展，CAR-T、CAR-NK和CAR-M很快将在患者身上显示出疗效，为肿瘤免疫治疗再添助力！
ProMabio
参考文献：
1. Chimeric antigen receptornatural killer (CAR-NK) cell design and engineering for cancer therapy. JHematol Oncol. 2021; 14: 73.
2. Natural Born Killers: NK Cells in Cancer Therapy. Cancers (Basel). 2020 Jul 31;12(8):2131
3. CAR-macrophage: A newimmunotherapy candidate against solid tumors. Biomed Pharmacother. 2021 Jul;139:111605.
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