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体内CAR细胞疗法 详细介绍（上篇） 2025年体内CAR行业报告详解 本篇文章将解读全球知名的专业临床研究机构（CRO）Novotech于今年（2025）发布的白皮书《体内CAR-T疗法全球研发格局（（2025）》，带你零基础了解CAR-T疗法的前世今生（传统体外→创新体内）。 ★师兄题外话：Novotech（诺为泰）简单介绍 Novotech总部位于新加坡，在全球拥有超过30个办事处，是全球领先的全方位临床CRO之一，为生物科技和中小型制药公司提供一条加速上市的途径。如今，该公司在亚太地区、北美和欧洲均有业务布局，并与5000多个试验点建立了合作关系。Novotech在细胞与基因疗法、放射性药物以及mRNA试验等最具创新性的临床研究领域中处于领先地位。 文章概要摘述 这份报告介绍了正在迅速发展的体内嵌合抗原受T细胞（in-vivo CAR-T）疗法领域，该疗法旨在直接在患者体内改造T细胞，以解决传统体外疗法（ex-vivo CAR-T）面临的高成本和复杂制造难题。自2022年以来，该领域临床试验和研发管线数量激增，尽管大部分项目仍处于临床前阶段，但预计到2025年总数将超过100个。体内疗法的技术创新主要集中在可持续表达的病毒载体（腺相关病毒AAV和慢病毒LVV等）以及可重复给药的脂质纳米颗粒（LNPs）等非病毒递送系统。除了针对血液和实体瘤的肿瘤学应用外，管线比较集中关注自身免疫性疾病（如红斑狼疮和多发性硬化症）。由于这种治疗方式具有可扩展性和便捷性,增加了投资者信心,大型合作促进了市场发展，预计到2028年，全球市场收入将超过25亿美元。这种疗法通过简化给药流程和消除淋巴清除的需要，有望重新定义细胞免疫疗法的患者可及性。 *前情提要 本次解读内容较多，将分为上下两篇进行深度解析，上篇内容主要包括：CAR的技术介绍及发展历史、CAR技术平台的详解、全球发展格局、体内CAR的递送系统及体内CAR的商业化可行性。 一、CAR的技术特点及发展 1.1CAR的结构和发展 嵌合抗原受体（CAR）是一种模块化的人工合成受体，主要由四个关键区域构成，每个区域有其独特功能。 1）胞外结构域（Extracellular Domain） 功能：负责识别和结合癌细胞抗原。 组成：通常来源于单克隆抗体的单链可变片段（scFvs）。它也可以包含修饰配体或肽，以增强特异性并减小脱靶效应。 作用：在不同代CAR构建体中，胞外结构域（ScFv）都用于（肿瘤）抗原识别。 2)铰链区（Hinge Region）和跨膜结构域（Transmembrane Domain, TM） 功能：它们提供柔韧性和稳定性。 作用：确保受体功能正常并能正确整合到T细胞膜中。 3）胞内结构域（Intracellular Domain） 功能：触发T细胞的激活和增殖。 组成：包含CD3 T细胞受体元件（例如CD3ζ（读zeta）），以及共刺激分子（如 CD28、4-1BB 或IL-2信号传导元件），用于增强细胞毒性和持久性。 信号作用：CD3ζ结构域驱动T细胞的激活、增殖和细胞毒性；共刺激结构域（如CD28和4-1BB）则增强T细胞的持久性和功能。 1.2 CAR-T治疗的里程碑 • 1988年：Rosenberg及其同事进行了首次适应性T细胞免疫疗法，使用肿瘤浸润淋巴细胞（TILs）治疗转移性黑色素瘤。 • 1993年：Zelig Eshhar引入了第一代CAR设计，该设计在体外显示出潜力。但是由于第一代CAR仅包含CD3ζ作为主要的胞内信号结构域来负责T细胞的激活，因此临床有效性较低。 1997年： Carl June博士的团队探索了CAR-T疗法在 HIV领域的应用。 • 1998年：第二代CAR引入了CD28共刺激结构域，增强了T细胞的增殖和抗肿瘤活性。 • 2004年：第二代CAR加入4-1BB共刺激结构域，通过记忆细胞的形成改善了T细胞的持久性。 • 2006年：TCR 疗法被用于治疗转移性黑色素瘤。 • 2010年：首次使用CD19 CAR-T 细胞治疗患者，第三代CAR-T细胞出现。 • 2012年：第四代CAR-T细胞出现，其特征为增加细胞因子。第四代CAR-T细胞在CD28和 CD3ζ结构域之外，加入了IL-12 诱导剂，从而增强了免疫反应。 • 2017年：FDA批准CAR-T 细胞疗法：2017年，美国食品药品监督管理局（FDA）首次批准了CAR-T细胞疗法。获批的疗法是靶向CD19的CAR-T细胞疗法，用于治疗白血病（leukemia）或B细胞恶性肿瘤（B-cell malignancies）。具体是指诺华的Kymriah和Gilead/Kite Pharma的Yescarta。 • 2021年：CAR-T疗法扩展至自身免疫性疾病：2021 年，CAR-T细胞疗法被用于治疗自身免疫性疾病。 • 2023年：突变c-KIT引入CAR-T细胞设计中，用于实体瘤治疗。 • 2024年：美国首次批准了TIL和TCR细胞疗法用于治疗实体瘤。 1.3 CAR-T 疗法的演化发展 CAR-T疗法经历了从基础功能到增强功能的迭代发展，每一代都旨在提高治疗效果、持久性和安全性。 早期基础：CAR-T疗法的奠基工作始于1988年 Rosenberg等人使用肿瘤浸润淋巴细胞（TILs）治疗转移性黑色素瘤。1993年Zelig Eshhar引入了第一个CAR设计，但临床有效性不足。 • 第一代CARs：包含CD3ζ作为主要的胞内信号结构域，但其持久性和疗效较差。 • 第二代CARs：在CD3ζ之外引入了CD28共刺激结构域，显著改善了T细胞的增殖和抗肿瘤活性。所有目前获得监管批准的 CAR-T 细胞疗法（如 Kymriah和 Yescarta）都是第二代产品。 • 第三代CARs：在第二代的基础上，添加了4-1BB 等多个共刺激结构域，增强了T细胞的激活、寿命和抗肿瘤功效。 • 第四代CARs（T细胞靶向肿瘤微环境的受体，TRUCKs）：纳入了IL-12诱导剂以及CD28和CD3ζ，从而在肿瘤微环境中实现细胞因子释放，增强免疫反应和肿瘤破坏。 • 第五代CARs：保留了CD28和CD3ζ结构域，但加入了IL-2Rγ-链（γ读gamma），允许药物依赖性调节CAR-T细胞功能，以实现更好的控制、持久性和安全性。 二、CAR-T细胞的技术推动因素       CAR-T技术的不断迭代需要依托两大技术平台的持续升级和进步，分别是基因编辑平台和转基因递送系统。 2.1基因编辑平台 各种基因编辑平台被用于在原代T细胞中实现稳定的CAR表达。 1）主要系统和应用 转座子（Transposons, 如 Sleeping Beauty和PiggyBac）、锌指核酸酶（ZFNs）、TALENs和CRISPR-Cas9。 体内/体外支持： 转座子、ZFNs和CRISPR都支持体内（in-vivo）和体外（ex-vivo）CAR-T的生成。 2）CRISPR-Cas9的地位 CRISPR-Cas9是最先进的工具。它能实现精确的T细胞修饰，并且正在早期临床试验中进行探索，以增强CAR-T疗效。 虽然CRISPR-Cas9已在基因治疗应用中获得临床验证，并已针对CAR-T细胞生成进行临床评估，但其效率会随着靶点数量的增加而降低。 3）其他系统的特点 • 转座子系统（如Sleeping Beauty和PiggyBac）可实现稳定的转基因插入，具有低基因毒性和成本效益，但存在稳定性和脱靶效应的挑战。 • ZFNs允许精确的基因修饰，但需要复杂的蛋白质优化。 •TALENs对血液癌症（如AML、B-ALL和多发性骨髓瘤）有效，但受到尺寸限制和广泛的核酸酶修饰的限制。 2.2转基因递送系统 目前正在研究多种递送方法，主要分为两大类，分为病毒载体和非病毒载体。也可分类为体内、体外病毒方式和体外非病毒方式。 1）稳定表达转导系统 慢病毒、逆转录病毒和转座子的技术通过将CAR构建体整合到基因组中，从而实现稳定且持久的基因表达。 • γ-逆转录病毒（γ-retroviruses）、慢病毒（Lentiviruses）高效率，但载荷大小有限（小于10kb），并进行半随机整合。 • 转座子也是一种非病毒的稳转方法。 2）瞬时表达转导系统 基于腺相关病毒（AAV）、脂质纳米颗粒（LNP）/纳米载体（NCs）和mRNA的方法产生瞬时的CAR表达。• AAV是一种病毒载体，其载荷大小限制更小（小于4 kb），不整合到基因组中，基因表达是瞬时的。 • LNP/纳米载体和mRNA是非病毒递送系统。它们通常通过电穿孔或阳离子脂质/聚合物进行转移。它们不整合到基因组中，表达同样也是瞬时的。 三、全球研发格局       CAR-T技术的不断迭代需要依托两大技术平台的持续升级和进步，分别是基因编辑平台和转基因递送系统。 3.1体内CAR-T项目自2021爆炸性增长 1）增长加速 业界对体内CAR-T平台的临床和商业兴趣在最近几年加速增长。自2021年以来，这一领域的发展势头尤为显著，且管线的扩大是最近发生的现象。体内CAR-T疗法格局已显著扩张，特别是从2022年开始。 2）项目规模 • 2024年，披露体内CAR-T项目数量超过35个。 • 截至 2025年初，累计披露项目数量超过70个。 • 预计到2025年底，披露项目数量将超过100个。 • 2020年至2024年间，管线数量增长了十倍以上。 3）资金和合作 近年来，体内CAR-T平台已获得超过20亿美元的融资。从2019年到2024年，体内CAR-T开发商共筹集了超过 25 亿美元的总风险投资。 大型合作交易表明了对该疗法潜力的信心，例如AbbVie与Umoja Biopharma的合作（2024年）以及AstraZeneca以高达10亿美元收购EsoBiotec。 3.2当前发展阶段和临床试验情况(截至2025年初) 1）早期阶段 体内CAR-T疗法仍处于发展初期。截至2025年初，75%的披露项目仍处于临床前阶段。 2）临床阶段 只有约5个项目进入了临床试验，约占披露项目总数的7%。 3）临床研究中的关键公司和靶点 Umoja Biopharma：其UB-VV111(靶向CD19)正在进行Phase I（临床一期）试验。其VivoVec™平台使用慢病毒递送系统，旨在体内快速生成CAR-T细胞，消除复杂的体外生产和淋巴清除化疗的需求。 Myeloid Therapeutics：正在推进两个mRNA CAR项目——MT-302(靶向TROP-2)和MT-303(靶向GPC3)，通过脂质纳米颗粒(LNP)递送，在体内重编程骨髓细胞。MT-302在ASCO 2025上公布了首个人体数据。 Interius BioTherapeutics：其INT-2104(靶向CD20)正在澳大利亚和德国进行 Phase I 试验，其在德国的评估标志着体内 CAR-T 疗法首次在欧洲进行评估。 这些临床中的体内CARs主要靶向TROP-2、GPC3、CD19和CD20。 3.3适应症和递送系统的扩展 1）主要适应症 研发的重点是肿瘤学，包括白血病、淋巴瘤和实体瘤。大约 30% 的资产被宽泛归类为“癌症适应症”。 2）自身免疫性疾病 对自身免疫性疾病（如狼疮和多发性硬化症）的兴趣正在上升，管线中有超过 10 个（或 14 个）资产正在研究这些疾病。 3）递送系统 体内 CAR-T构建体通过病毒系统（如慢病毒、AAV）和非病毒系统（如聚合物、LNPs、tLNPs）递送。其中，脂质纳米颗粒（LNPs）在非病毒载体中处于领先地位，这得益于其在mRNA疫苗技术中的应用经验。 这些进展共同表明，体内CAR-T疗法正迅速从研究概念转向临床应用，并有望重新定义细胞免疫治疗的未来，扩大其应用范围，使其更高效、更具成本效益和更广泛地可及。 四、新兴的体内CAR-T 疗法递送系统 体内CAR-T疗法的递送系统发展包括学术研究的进步和工业界的创新，两者都旨在解决传统体外（ex-vivo）CAR-T疗法在复杂性、成本和可及性方面的限制。 （招师兄备注：可及性，指某事物在任何时间、地点和情况下，都能方便地使用和获得的程度） 1 学术界方面：靶向递送与载体优化 4.1病毒载体的优化 病毒载体，如慢病毒（LV）、逆转录病毒和腺相关病毒（AAV），已被优化用于体内CAR-T疗法。 • 慢病毒（LV）和逆转录病毒 早期研究表明，基于LV的CAR结构可以体内转导 CD8+T细胞，实现有效的扩增和肿瘤细胞清除。 CD3修饰的双特异性LV平台能够实现直接的T细胞靶向和CAR转基因的体内递送。 一种新型可植入支架被开发用于共同递送患者T细胞和编码CD19的逆转录病毒颗粒，将CAR-T制造过程压缩到一天之内，同时改善T细胞激活和扩增。 通过先进的配体工程（Advanced ligand engineering）可以改善LV和逆转录病毒载体对CD3+T细胞的靶向性。 • 腺相关病毒（AAV） 经过工程改造递送CD4 CAR的AAV载体，已在T细胞白血病的动物模型中测试并实现了肿瘤消退。 衣壳修饰的AAV被用于增强特异性，例如将工程化的锚蛋白重复蛋白（DARPins）插入AAV2衣壳中，可使CD8+T细胞的CAR基因递送效率提高20倍。 • 安全考虑 尽管病毒载体效率高，但免疫激活、炎症和脱靶效应等挑战依然存在。研究人员正开发策略修改病毒衣壳并优化转导效率，以提高临床应用的安全性。 4.2纳米载体的创新与优势 纳米载体为病毒载体提供了替代方案，能够降低免疫原性并实现可扩展的生产。 • 脂质纳米颗粒（LNPs） 基于微流控技术的LNP合成已被开发用于封装编码CD19 CAR的mRNA，从而实现高效的体内T细胞重编程。 CD3 靶向的 LNP（AntiCD3-LNP/CAR19 + shIL6）能够增强CAR表达和抗肿瘤效果，并减少细胞因子释放综合征（CRS）。 • 聚合物纳米颗粒 阳离子聚合物纳米颗粒可与CAR结构形成稳定的静电复合物，增强T细胞的摄取和持久性。 聚合物纳米载体需要工程改造以解决影响CAR生产的生物降解性和不稳定性问题。 高毒性仍是挑战，目前正在探索脂质-聚合物混合体来提高生物相容性和最小化副作用。 • 外泌体（Exosome）方法 工程化的树突状细胞衍生的外泌体（tDC-Exo）已被设计用于递送靶向T细胞的CAR，以改善抗原特异性和治疗效果。 混合方法，如外泌体工程化的脂质纳米颗粒，能够改善体内CAR-T的扩增和长期基因表达。 挑战：由于外泌体体积小，在递送 CRISPR/Cas9 等大型基因编辑工具方面存在限制。 2 工业界方面：创新与加速临床转化 生物制药行业正在加速临床转化，开发可扩展的、即用型（off-the-shelf）体内 CAR-T 平台。 4.3病毒载体创新 • EXUMA Biotech开发了GCAR慢病毒载体，该载体编码CD19 CAR，并在临床前模型中成功靶向并激活 CD3+ T细胞。 • Umoja Biopharma的VivoVec™平台使用表面工程化的慢病毒颗粒来递送 CD19 靶向的 CAR 转基因。在非人灵长类动物中，单次给药即可诱导有效的 CAR-T 细胞生成和持续长达76天的B细胞清除，且无毒性。 4.4纳米颗粒创新 • Capstan Therapeutics 利用mRNA-LNP 技术进行体内 CD5 特异性 CAR-T 细胞生成，在小鼠心脏疾病模型中，注射LNP后48小时内实现了20% 的CAR-T细胞形成，显示出高效的治疗潜力。 • Capstan也在探索靶向脂质纳米颗粒（tLNPs），这种技术利用抗体结合特定表面标志物，可实现CRISPR-Cas组分的高效递送。 这些进展标志着体内CAR-T疗法可能转向即用型解决方案，有望解决体外CAR-T治疗的限制，同时提高有效性、安全性和可扩展性。 五、体内CAR-T商业化的可行性 本部分讨论了体内CAR-T疗法如何通过解决传统体外（ex-vivo）CAR-T疗法的核心限制，从而获得巨大的市场潜力和商业优势。 5.1传统体外CAR-T疗法的局限性 1）可及性受限和治疗延迟 • 体外CAR-T疗法需要专业化的中心、漫长的生产周期以及延迟的治疗启动。 • 在美国，2022年只有约3,500例首次CAR-T输注，这导致不到20%的符合条件的弥漫性大B细胞淋巴瘤（DLBCL）患者得到了治疗。 • 治疗延迟可能长达数周或数月，对重症患者不利。 2）高昂成本与个性化 • 制造过程昂贵，高度依赖患者/供者细胞，并且存在质量控制（QC）不一致、无菌性变化和复杂的生产流程，影响了可靠性和可扩展性。 • 个性化的“一位患者、一批次”的制造模式限制了规模化。 3）安全风险 • 患者可能会经历细胞因子释放综合征（CRS）、神经毒性或免疫排斥。 • 尽管同种异体（"off-the-shelf"）CAR-T疗法承诺更高的可扩展性，但它们带来了诸如移植物抗宿主病（GvHD）、免疫排斥和T细胞耗竭等风险。 5.2体内CAR-T疗法的核心优势 1）快速可获得（可及性好） • 实现了即用型（RTU）可及性，从而加速了治疗启动。 • 这种方法减少了复杂的细胞收集和处理流程，更容易融入现有的医疗基础设施。 2）成本更低&可规模化生产 • 通过消除复杂的细胞操作过程，体内CAR-T疗法有望更具成本效益和可扩展性。 • 制造过程可通过GMP级纳米颗粒平台简化，实现高产量、稳定且经济高效的生产。 • 体内 CAR-T 无需进行淋巴清除化疗，降低了毒性和感染风险。 3）增强安全性与持久性 • 通过减少对淋巴清除化疗的需求，潜在地实现了更安全的给药。 • 与双特异性抗体药物（如Blinatumomab）需要重复给药不同，体内生成的CAR-T细胞可以自我扩增并维持肿瘤杀伤活性，从而提供持久的治疗效果。 5.3体内CAR-T疗法市场定位与商业前景 体内CAR-T疗法被定位为一种结合了广泛患者可及性和强大临床疗效的下一代疗法。 1）市场预测 • 市场预测体内CAR-T疗法的收入到2028年可能超过25亿美元（$2.5B）。 • 全球可及的患者群体预计将从2024 年的约45万人增长到2032年的近200万人（2M）。 2）治疗范围的扩大 • 这种方法已将临床应用范围扩大到实体瘤。 • 自身免疫性疾病（如狼疮和多发性硬化症）已成为体内CAR-T应用的第二大活跃探索领域。体内CAR-T平台正积极评估优先攻克竞争激烈的肿瘤学领域，还是尚未得到充分服务的自身免疫学利基市场。 （招师兄备注：利基市场是指那些被大型企业忽视的细分市场） 下期预告 下期内容说明 体内CAR细胞疗法详细介绍（下篇）将详细介绍： 六、体内CAR-T疗法的挑战和重点关注领域 七、体内CAR-T疗法的法规监管考虑 八、CAR：不只是CAR-T，不止于肿瘤 九、未来发展 十、关键意见领袖（KOL）的反馈 作者声明： 本文仅作文献内容解读科普，不做临床用药指导和投资参考。 原文参考：《IN-VIVO CAR THERAPIES – GLOBAL RESEARCH AND DEVELOPMENT LANDSCAPE （2025）》 本人水平有限，并且摘录和分析的主要是本人认为的重点，可能出现错误或遗漏，还请批评指正。最后，强烈建议感兴趣的读者可以自己去看原书/原文，任何笔记和解读都不能替代原书/原文。 大家如果不想看文字的，也可以看看“招师兄”视频号简单的视频科普（视频讲解比较基础和入门）。