CEA x CD3

近日，由博安生物自主开发的纳武利尤单抗注射液（BA1104，曾用项目号：LY01015）的I期临床药代动力学比对研究结果在国际期刊《BioDrugs》上发表，为全球首个披露Ⅰ期临床药代相似性结果的欧狄沃®（Opdivo®）的生物类似药。 论文发布网址：https://doi.org/10.1007/s40259-024-00679-w 纳武利尤单抗是一种针对细胞表面程序性死亡-1（PD-1）受体的人源化单克隆免疫球蛋白IgG4抗体，通过解除肿瘤细胞对免疫细胞的免疫抑制，恢复机体免疫应答，发挥抗肿瘤作用，并延长患者生命周期。以其为代表的肿瘤免疫疗法已成为全球范围内肿瘤治疗的主要手段之一，持续呈现出广阔的临床应用价值。 该Ⅰ期临床研究为在中国男性健康受试者中比较BA1104和欧狄沃®的药代动力学特征、安全性、耐受性和免疫原性的随机、双盲、单次给药、平行对照的研究。共有176例受试者以1:1的比例随机接受0.3mg/kg BA1104或欧狄沃®单次静脉输液。该研究中药代动力学的主要评价指标为AUC0-∞，次要评价指标为AUC0-t和Cmax，此外还有安全性评价和免疫原性评价指标。 研究结果表明：BA1104和欧狄沃®两组之间的AUC0-∞、AUC0-t及Cmax指标符合等效标准，说明两者药代动力学特征相似。此外两者的安全性和免疫原性也高度相似。 图：平均血清浓度-时间线性图（a）和半对数图（b）。LY01015组（蓝线）和Opdivo®组（红线）。数据以平均值±标准差的形式呈现。E表示输液立即结束。 博安生物研发总裁兼首席运营官窦昌林博士表示： “基于博安生物自主知识产权的创新药发现平台，博安生物开发了一系列肿瘤治疗药物，全面布局‘肿瘤免疫+ADC’产品组合，将探索BA1104与公司其它在研肿瘤创新药的联合治疗潜力，包括CD25、CEA/CD3、Claudin 18.2、CD228等靶点，以改善现有标准疗法的治疗效果。” BA1104的开发进度处于国际领先，为全球首个启动III期临床试验的欧狄沃®的生物类似药。目前III期临床研究正在有序进行，该研究为一项随机、双盲、多中心试验，旨在比较BA1104与欧狄沃®分别联合化疗药物治疗晚期复发性或转移性食管鳞癌患者的有效性、安全性和免疫原性。根据中、美、欧药品监管机构的生物类似药相关指南，BA1104在完成III期临床试验后可申请同时获批欧狄沃®的全部适应症，包括非小细胞肺癌、头颈部鳞状细胞癌、胃或胃食管连接部腺癌、恶性胸膜间皮瘤和尿路上皮癌等十余种肿瘤。BA1104的早日上市将有助于解决未满足的临床需求，可显著提高患者用药可及性。 关于博安生物 博安生物（6955.HK）是一家全面综合性生物制药公司，专业从事生物药开发、生产和商业化，专注于肿瘤、自身免疫、眼科和代谢疾病。公司的新药发现活动围绕多个平台展开，包括全人抗体转基因小鼠及噬菌体展示技术平台、双特异T-cell Engager技术平台、抗体药物偶联（ADC）技术平台及细胞治疗平台。 博安生物拥有完整的涵盖抗体发现、细胞株开发、上游及下游工艺开发、分析及生物分析方法开发、技术转移、非临床研究、临床研究、法规与注册及商业化规模生产的全整合型产业链。在细胞治疗领域，博安生物聚焦新一代增强型及可调控T细胞治疗技术，研发更安全、有效、可负担的细胞治疗产品。 目前，博安生物已有三款产品获批上市，以及多个具有国际知识产权保护的创新型生物药和生物类似药的在研产品组合。公司荣获“国家高新技术企业”认定，并拥有“山东省省级新型研发机构”及“山东省工程研究中心”等省级技术平台，并入选国家级专精特新“小巨人”企业。除了在中国，博安生物也在包括美国、欧洲和日本在内的海外市场从事生物药产品开发。基于差异化的产品组合以及不断成熟的商业化能力，博安生物已构建起覆盖“研发-生产-商业化”的全产业价值链运营体系，为其长期的高质量发展奠定坚实基础。

摘要：2017年，美国食品药品监督管理局（FDA）批准了首批两种嵌合抗原受体T细胞（CAR-T）疗法。批准的适应症是用于治疗复发或难治性弥漫大B细胞淋巴瘤（DLBCL），以及用于治疗25岁以下急性淋巴细胞性白血病（ALL）患者，这些患者的病情难治或处于第二次或之后的复发。自那时以来，全球范围内一直在对不同的血液学和实体肿瘤进行CAR-T疗法的安全性和疗效评估。例如，高达60%的患者复发和某些副作用（如细胞因子释放综合征CRS）使得CAR-T疗法的局限性变得明显。这促使了广泛的临床活动，旨在克服这些障碍，以便扩大CAR-T疗法的使用。提高疗效和安全性的尝试包括改变CAR-T给药时间表，将其与化疗结合，以及开发下一代CAR-T疗法，例如，通过使用CAR-自然杀伤细胞（CAR-NK）和CAR-巨噬细胞（CAR-Ms）。本综述将关注血液系统恶性肿瘤中的新CAR-T治疗策略，旨在提高疗效和解决副作用的临床试验，CAR-T疗法在实体肿瘤中面临的挑战，以及旨在克服这些挑战的正在进行的研究。 1.引言 CAR-T细胞是经过基因改造的T细胞，它们在细胞表面表达合成受体，通过识别特定肿瘤抗原来检测和消灭癌细胞（图1）。与T细胞不同，CAR-T细胞能够在没有人类主要组织相容性复合体（MHC）分子的情况下识别癌细胞表面的抗原。因此，CAR-T细胞能够区分比天然T细胞更广泛的目标。当CAR-T细胞与目标抗原结合时，它们被激活并充当“活性药物”，攻击肿瘤。自2017年以来，美国食品药品监督管理局（FDA）已批准六种CAR-T细胞疗法用于血液癌症。Kymriah（tisagenlecleucel）和Yescarta（axicabtagene ciloleucel）是首批被批准用于治疗25岁以下难治性/复发性B细胞前体急性淋巴细胞性白血病（ALL）患者和成人难治性/复发性弥漫大B细胞淋巴瘤（DLBCL）患者的CAR-T产品，这些患者在经过两线或更多系统治疗后。此后，更多的CAR-T细胞治疗获得了批准。总共有六种CAR-T细胞产品中的四种是抗簇分化（CD）19 CARs，而两种最新的CAR-T细胞产品针对B细胞成熟抗原（BCMA）。表1显示了每种CAR-T细胞产品的批准适应症和详细信息。 CAR-T治疗在上述适应症中实现的高反应率对于没有其他替代治疗选择的难以治疗的患者群体具有临床意义。在过去的几年中，CAR-T细胞疗法在治疗这类血液恶性肿瘤方面取得了相当的成功。然而，疗效方面的一个显著关注点是实现缓解后的高复发率。同样，安全性问题也是患者和治疗医生的另一个问题，例如，细胞因子释放综合征（CRS）和神经毒性。除了CAR-T副作用对患者的严重性外，其管理还大大增加了CAR-T疗法的高成本。CAR-T治疗的主要毒性是细胞因子释放综合征（CRS），包括在CAR-T输注后出现的一系列可能危及生命甚至致命的反应。CAR-T治疗激活T细胞，导致高水平的细胞因子如IL-6、IL-10和干扰素（IFN）-γ的释放。CRS的主要细胞因子是IL-6，它是CRS的免疫反应如发热、寒战、头痛和不适的主要原因。同样，它也负责许多严重且潜在危及生命的症状，如血管渗漏综合征和播散性血管内凝血（DIC）。神经毒性是在接受CAR-T细胞治疗的患者中经常看到的另一个安全问题。尽管神经毒性的确切机制尚不明确，但已经提出了可能的病理生理原因：一个是中枢神经系统（CNS）中细胞因子水平的升高可能导致神经毒性；另一个是细胞因子水平的升高增加了血脑屏障（BBB）的通透性，允许CAR-T细胞穿透并引起神经毒性。 图1.(a) T细胞、CAR（嵌合抗原受体）和CAR-T细胞。(b) CAR-T细胞的结构以及它如何识别肿瘤细胞。CAR的主要结构由三部分组成：抗原识别域、跨膜域和信号域。当CAR的抗原识别域与肿瘤细胞上的抗原结合时，CAR-T细胞将被激活，并作为一种“活药物”攻击并消除肿瘤细胞。 细胞因子释放综合征(CRS)的管理需要正确评估其严重程度，通常使用国家癌症研究所(NCI)开发的CRS严重程度量表。随后进行一般管理，包括立即给予tocilizumab，这是一种IL-6拮抗剂，可单独使用或与皮质类固醇一起使用。此外，应立即开始针对CRS影响的身体系统和器官的特定治疗。CRS可以影响不同的身体系统和器官，症状从轻微到严重，甚至使人虚弱。CRS的适当管理包括其他医学专业，如神经学、肾脏学和心脏病学，除了治疗血液学家外，所有人都在一起工作，以解决不同的身体系统/器官。严重CRS的治疗通常在重症监护室进行。CRS治疗的成功取决于在症状出现时立即实施必要的措施。在管理神经毒性方面，标准治疗是皮质类固醇，因为tocilizumab对BBB的穿透有限。 除了对疗效和安全性的担忧外，另一个问题是如何应对限制CAR-T细胞疗法应用的障碍。 大约90%的癌症是实体瘤，但目前CAR-T细胞疗法的适应症仅限于治疗血液恶性肿瘤。上述问题表明，这种疗法仍存在多种需要解决的障碍。本综述将展示CAR-T细胞疗法在癌症治疗中的挑战，并提出优化CAR细胞疗法的潜在策略。本文还将对未来疗法的发展进行推测。 2.CAR的代际 CAR-T疗法的积极结果促使持续的研究，试图在提高CAR-T活性的同时最小化毒性。目前，已经开发或正在开发中的CAR-T有四代。一般CAR的组成在图2中展示。第一代CAR设计简单，仅包含细胞内区域的激活域（CD3ζ链）。这种CD3ζ的简单结构具有有限的治疗活性。该结构可以发送信号，导致T细胞的激活；然而，它不支持细胞扩张，这是疾病控制的必要步骤。为了克服这个问题，第二代CAR-T增加了一个共刺激信号域（例如，CD28、4-1BB和OX40），添加到细胞内区域，从而实现双信号配置，导致显著的细胞扩张和改善的活性。第三代CAR（图2）是在第二代的基础上开发的。它在细胞内区域除了激活域CD3ζ链外，还有两个共刺激域，从而增强了CAR-T细胞的存活。随后，开发了第四代CAR-T细胞。它们被称为抗原非限制性细胞因子启动的T细胞重定向杀伤（TRUCKs）。它们通过引入额外的转基因来产生可诱导的细胞因子（例如，白细胞介素（IL）-12）。这不仅改善了细胞功能，还调节了肿瘤微环境（TME）。 图2. 通用CAR和第三代CAR的结构。左侧：CAR的主要结构由三部分组成：外域、跨膜域和内域。外域包含一个单链可变抗体域(scFv)以识别肿瘤抗原和一个提供结合灵活性的间隔区。跨膜区域连接外域和内域。内域负责传导信号，由一个或多个共刺激分子组成，如分化群(CD)28和4-1BB，以及一个刺激性分子，CD3ζ。右侧：第三代CAR的共刺激域包括两个共刺激分子，CD28和4-1BB。 3.疗效问题及克服策略 3.1. CAR-T细胞疗法复发的机制 接受CAR-T疗法后复发的患者主要分为两组：抗原阳性复发和抗原阴性复发。抗原阳性复发发生在对CAR-T疗法的反应不足时，对CAR-T细胞的影响最小，仅有短暂的B细胞再生障碍。通过流式细胞仪，可以在细胞表面检测到CD19。这种类型的复发与CAR-T细胞在人体内的持续存在和增殖不足有关。抗原阴性复发是由抗原逃逸引起的，可能是由基因突变引起的。例如，CD19阴性复发代表了高达20%的复发CAR-T细胞治疗患者。在CD19阴性复发中，细胞表面未检测到CD19。这是由于CD19基因的外显子1-13发生突变。外显子1-4携带细胞外结构域的代码，外显子5-13携带跨膜域的代码。可以通过流式细胞仪测量CD19阴性细胞的百分比，它还能评估等位基因突变的频率以及细胞中纯合子丧失和双等位基因突变的百分比，这些是CD19靶向表位丧失的主要原因，随后从抗CD19 CAR-T的效果中逃逸。 3.2. 克服CAR-T复发的策略 对CAR-T细胞的初始反应后的复发仍然是一个主要问题。已经开发了不同的策略来克服这个问题，例如开发新的CAR-T设计和与其他疗法的结合。这些策略中的一些在表2中总结。 3.3. 克服抗原阳性复发的策略 3.3.1. 与其他疗法的结合 为了克服这种类型的复发，正在进行的研究正在评估将CAR-T与其他疗法结合，例如开发人工抗原呈递细胞（AAPCs）和开发具有新设计的CAR。AAPCs是一种旨在开发一个平台的技术，其中APC提供控制信号以刺激T细胞扩张和T细胞上具有特定分子表型和活性的特定分子。AAPCs可以使用特定细胞系的信号转导或来自合成材料（如涂有特定细胞因子或其他刺激性分子的聚苯乙烯）来衍生。在疾病缓解后定期给予AAPCs以刺激CAR-T细胞是一种延长临床反应的新策略。目前正在临床研究中进行测试。此外，癌症免疫学研究表明，专业抗原呈递细胞在遇到肿瘤抗原时向T细胞发送的信号可以影响CAR-T细胞治疗的疗效。这导致了旨在开发人工抗原呈递细胞的活动，或者控制在遇到肿瘤抗原时向T细胞发送的信号。 3.3.2. 新的CAR设计 另一种尝试是防止抗原阳性细胞，即生成具有截断的IL-2受体β链域和转录因子的CAR-T细胞，例如3/5转录因子和信号转导因子。这些被认为是第五代CAR。这个概念目前处于探索阶段；然而，它在不同血液和实体癌的临床前模型中进行了测试，显示出与当前可用的CAR-T细胞相比，改善了细胞增殖和持久性。 3.4. 克服抗原阴性复发的策略 3.4.1. 与其他疗法的结合 预防抗原阴性复发的另一种方法是将双特异性T细胞引导分子（BiTEs）与CAR-T细胞疗法结合。BiTE的一侧设计用于结合CD3并激活T细胞，另一侧针对肿瘤抗原。与BiTEs的结合允许CAR-T细胞通过改变BiTEs来针对不同的抗原。这一概念已在临床前模型中进行了测试，以避免抗原逃逸。BiTEs和CAR-T的结合是一种双特异性抗体（BsAbs），它将T细胞招募到肿瘤细胞。两者都是有效的免疫疗法；它们使用抗体片段将T细胞重定向到肿瘤特异性抗原。它们在B细胞血液肿瘤中显示出相当的成功，目前正在测试用于实体瘤的治疗。临床前研究表明，CAR-T.BiTE，即CAR-T细胞与BiTEs的结合，可以消除小鼠模型中表达异质EGFRvIII的肿瘤。EGFRvIII是胶质母细胞瘤（GBM）的特定肿瘤抗原，而EGFR是在胶质母细胞瘤中经常过表达的抗原，但也在正常组织中表达。当GBM中EGFRvIII突变丢失时，野生型EGFR仍然保持。因此，T细胞上的CARs被设计为攻击表达EGFRvIII的肿瘤细胞。同时，CAR-T细胞分泌BiTEs以重定向CAR-T细胞，并招募旁观者T细胞对抗野生型EGFR。在用CART.BiTE治疗的研究中，已经观察到消除EGFRvIII阴性、EGFR阳性的胶质母细胞瘤。 3.4.2. 新的CAR设计 具有“OR”逻辑门的多抗原特异性CARs针对同一T细胞表面上的不同抗原。设计是在单个T细胞上呈现双特异性CARs以针对肿瘤上表达的两种不同抗原。它已在临床前研究中进行了测试，并显示出积极的结果。例如，多次试验报告了由于CD19阴性白血病细胞的出现而导致的患者复发。在临床前研究中，小鼠在接受CD19/CD20 OR-gate CAR-T细胞后，混合（75% CD19+/CD20+，25% CD19−）B细胞恶性肿瘤被完全清除，并且在109天内没有复发迹象。然而，单一输入CD19 CAR-T细胞只能消除纯野生型（CD19+/CD20+）肿瘤细胞，而不能消除混合B细胞肿瘤。“OR”逻辑门策略的替代方案是使用两种CAR-T细胞系的混合CAR-T细胞，这些细胞系针对一个以上的抗原。工程化的人T细胞被一个抗原的信号激活，而共刺激信号功能由特定于第二个抗原的共刺激分子承担。这一概念已在临床前证明，并目前正在临床研究阶段。通用CAR的开发使单一CAR-T细胞系能够通过给予不同的适配分子作为配体来结合多种抗原。这种方法旨在在不需要制造额外CAR-T细胞的情况下克服抗原逃逸问题。 4.CAR-T疗法副作用及克服策略  4.1. 靶向肿瘤活性：细胞因子相关毒性  细胞因子释放的程度反映了T细胞激活的程度，这对实现足够的临床效果至关重要。然而，它也是免疫相关不良事件（irAEs）的原因，包括CRS和神经毒性。因此，预防细胞因子相关毒性的策略是减少T细胞活性或阻断细胞因子效应。 最近，包括肿瘤学家、神经学家、心脏病学家和急诊医学专家在内的专家小组审查了CAR-T和由于CAR-T治疗而发展的irAEs的现有研究。讨论的成果作为美国临床肿瘤学会（ASCO）管理接受CAR-T治疗患者的irAEs的指南发表。该指南旨在支持治疗医师管理在接受CAR-T治疗期间发生的最常见irAEs，包括CRS、免疫效应细胞相关神经毒性综合征（ICANS）、感染、B细胞再生障碍和细胞减少症。CRS的管理已在上文提及。可能发生的其他严重irAEs是神经毒性，也称为ICANS。它们通常在治疗后四天发生。ICANS是在接受CAR-T细胞治疗的患者中并不少见的第二种严重irAE。患者患有脑病和其他不同的症状，例如行为改变、失语症、精细运动障碍和头痛。严重病例可能还需要入住ICU，以便控制癫痫发作并在需要时插管患者，以避免对气道造成任何损害。ICANS可以与CRS一起发生或单独发生，并且在接受CAR-T治疗后最多一个月内发生。它可以是自限性的，症状在17天内解决，或者可能变得严重并导致永久性神经损伤。ICANS的治疗包括给予皮质类固醇和支持性护理。对于神经毒性的治疗，禁忌使用tocilizumab，因为它可能加重症状。由于CRS可以与ICANS一起发生，并且CRS需要用tocilizumab治疗，根据ICANS，如果是低度并且自发解决的，可以开始CRS的治疗并使用tocilizumab。如果ICANS严重并需要积极措施，则首先优先管理ICANS，然后是CRS的管理。 4.2. 最小化细胞因子相关毒性的策略 研究和临床活动不断努力改善CAR-T治疗的结果，同时最小化毒性。为了实现这些目标，提出了新的概念、组合和设计，其中一些活动包括以下内容： 4.2.1. 与其他疗法的结合 基于临床前研究，在CAR-T输注时给予IL-1和儿茶酚胺拮抗剂已显示出减少CRS的发生并最小化其严重程度。正在进行的临床研究正在探索这一概念，同时也在评估对疗效的影响。Dasatinib是一种酪氨酸激酶，被批准用于治疗费城染色体阳性的慢性髓性白血病和ALL。Mestermann等人报告说，dasatinib对CD3ζ域中的淋巴细胞特异性蛋白酪氨酸激酶（LCK）具有可逆的抑制作用。当dasatinib在CAR-T疗法输注后三小时给予时，它显著减少了由于CRS导致的死亡发生，在淋巴瘤小鼠模型中。正在进行的临床研究旨在评估dasatinib在不消除可能降低CAR-T疗法疗效的CAR-T细胞的情况下，减少CAR-T输注后CRS的能力。 4.2.2. 新的CAR设计 ON-Switch CAR和OFF-Switch CAR 工程化CAR-T细胞一旦注入患者体内，就会启动一系列杀死目标细胞的免疫反应。然而，这些反应以不受控制的方式继续，导致一系列导致CRS不同症状的免疫毒性。这些炎症细胞因子以不受控制的方式释放，以不同程度的影响不同的器官。ON-Switch CAR是一种将信号域与共刺激域分开的设计。通过添加促进两个分裂CARs组装的异二聚体小分子，可以激活T细胞。此外，可以通过分子剂量改变细胞激活的程度。另一种减少毒性的设计是OFF-Switch CAR，也称为小分子辅助关闭（SMASh）-CAR。SMASh-CAR在CAR结构中包含一个降解域，并在给予蛋白酶抑制剂时使CAR降解，从而降低T细胞活性。相反，在不给予蛋白酶抑制剂的情况下，蛋白酶会切断目标位点以去除降解域并导致CAR的表达。 自杀基因/受体 CAR-T疗法目前是其批准适应症最有效的疗法，但细胞的杀伤能力并不仅限于癌细胞。它可能影响正常细胞，导致非靶向效应和不同的毒性。为了最小化这些毒性，开发了一种旨在选择性破坏转移细胞的基因编码分子。这被称为自杀基因。将自杀基因添加到CAR-T细胞中，可以导致选择性破坏转移的细胞以及选择性消融基因修饰细胞，从而防止CAR-T疗法的非靶向效应和疗法的毒性。有几种经过验证的自杀基因，其中两种在临床环境中研究最多：单纯疱疹病毒胸苷激酶（HSV-TK）和可诱导半胱天冬酶-9（iCasp9）。iCasp9自杀基因在暴露于二聚体剂（AP1903）时可以迅速触发凋亡，从而导致T细胞的不可逆终止，可诱导HSV-TK自杀基因通过给予更昔洛韦（GCV）激活。同样，也采用了自杀受体策略；它依赖于在CAR-T细胞表面诱导另一种抗原（例如，CD20）的表达，从而作为“自杀受体”，当注入抗CD20/利妥昔单抗时，将与受体结合并消除CAR-T细胞。 4.3. 靶向肿瘤活性 CAR-T的理想靶标应该只存在于癌细胞上，并且高水平表达。不幸的是，大多数抗原存在于肿瘤细胞和正常细胞上，导致CAR-T细胞疗法针对正常和癌细胞上的抗原。当CAR-T细胞攻击在某些正常组织中共存的抗原时，这就是所谓的“靶向肿瘤”毒性。在接受抗CD19 CARs治疗的患者中，观察到正常B细胞的根除，因为B细胞系在其表面呈现CD19。幸运的是，这种负面影响在一定程度上通过注入丙种球蛋白得到了抵消。然而，在严重情况下，靶向肿瘤毒性可能导致严重的副作用，如多器官功能障碍甚至CAR相关死亡。为了最小化非靶向活性，已经开发了一些新的CAR，通过增强肿瘤特异性。为了实现这一点，研究人员针对两个共表达于肿瘤的抗原。更多细节如下所示。 4.4. 避免靶向肿瘤活性的新CAR设计 在小鼠研究中，针对表达ROR1抗原的肿瘤的CAR-T细胞在淋巴细胞耗竭后导致致命的骨髓衰竭。这是因为针对正常基质细胞上表达的ROR1。开发一种选择性针对肿瘤细胞而不是正常细胞的抗原的CAR-T将提高疗效结果，但避免严重毒性 - 所谓的门控或逻辑门控方法。在临床前研究中，synNotch受体诱导的转录激活是对组合目标 - 抗原识别的响应。然而，需要临床研究数据来定义不同策略在临床实践中的适用性。 4.4.1. 带有“非”逻辑门的双CAR iCAR的信号域源自免疫检查点，如细胞毒性T淋巴细胞相关抗原4（CTLA-4）和程序性细胞死亡蛋白1（PD-1）。CTLA-4和PD-1是通常在调节性T淋巴细胞（Tregs）和其他免疫细胞上发现的免疫抑制受体。当CTLA-4和PD-1通过结合相应的抗原激活时，将传导抑制信号以减少细胞因子分泌并抑制免疫细胞激活。因此，当iCARs在正常细胞上检测到抗原时，它们将抑制CAR-T细胞的激活，并作为动态控制器以减少靶向肿瘤毒性。 4.4.2. 带有“与”逻辑门的双CAR 合成Notch（SynNotch）系统是一种通过设计带有“与”逻辑门的双CAR来增强CAR-T细胞靶向活性的有效方法。当细胞表面CAR识别目标抗原时，它会触发转录并合成另一种识别不同抗原的CAR。在这种情况下，只有当双重肿瘤抗原存在时，CAR-T细胞才被激活并攻击肿瘤，从而最小化非靶向肿瘤活性。组合CAR，也称为分裂CAR，是另一种用于减少非肿瘤毒性的策略。信号和共刺激域被分割成两个识别不同肿瘤抗原的CAR。因此，为了激活CAR-T细胞，两种目标分子必须同时存在。 5.CAR-T细胞在实体瘤中的挑战及克服策略  尽管实体瘤是所有癌症中数量最多的，但CAR-T细胞疗法仍然不适用于实体瘤。在治疗实体瘤中，这种疗法有几个障碍，包括抗原特异性/异质性、细胞迁移不良和免疫抑制肿瘤微环境（TME）。 5.1. 抗原特异性/异质性 抗原特异性缺乏和抗原异质性是CAR-T细胞治疗实体瘤的重要障碍，导致严重的靶向肿瘤毒性和疗效不足。CAR-T细胞的理想靶标是肿瘤特异性抗原（TSAs），它们在肿瘤细胞上高水平表达，因此不会损伤健康组织。目前已知CD19、CD22和BCMA高度限制于B细胞谱系抗体，接近TSAs。由针对CD19、CD22和BCMA的CAR-T细胞引起的最常见的靶向肿瘤毒性是严重的B细胞再生障碍，但这可以通过静脉注射免疫球蛋白（IVIG）替代疗法治疗。不幸的是，抗原在实体瘤表面表达，大多数血液肿瘤是肿瘤相关抗原（TAAs），也存在于正常“旁观者”细胞上。因此，CAR-T细胞疗法可能引起较少耐受甚至危及生命的毒性。此外，抗原异质性导致不同肿瘤位点的抗原表达水平不同，这阻碍了CAR-T细胞检测肿瘤的能力。 尽管研究人员付出了努力，但在实体瘤中找到最佳抗原并不容易。开发新的CAR可能是一种更可行的方法来克服抗原特异性/异质性障碍。将BiTEs与CAR-T细胞结合可能是解决实体瘤抗原异质性问题的一种方法。如前所述，这种策略允许CAR-T细胞通过改变BiTEs来识别不同的抗原。它已在几个实体瘤模型中进行了临床前研究，并显示出积极的结果。一些新的CAR，如用于减少靶向肿瘤活性的SynNotch受体系统和组合CAR，也可以促进抗原覆盖并增加实体瘤中的抗原选择性，并已在临床前研究中显示出积极的结果。前面提到的通用CAR，用于克服抗原阴性复发，是另一种针对多种抗原以克服抗原异质性的方法。 5.2. 细胞迁移和浸润 CAR-T细胞只有在检测并结合肿瘤细胞表面表达的抗原时才能被激活。对于血液肿瘤，肿瘤细胞是血管中的血细胞。在治疗实体瘤时，CAR-T细胞需要穿透血管内皮层并进入实体肿瘤病变。迁移的成功主要取决于肿瘤细胞分泌的趋化因子与T细胞上的受体（通常是CXCR3和CCR5）之间的正确配对。然而，它们经常彼此不匹配，或者肿瘤细胞产生的CXCR3和CCR5配体太少，阻碍了T细胞的迁移和浸润。改善迁移问题的策略之一是局部递送。 5.3. 肿瘤微环境 肿瘤微环境（TME）是由肿瘤细胞创造的独特环境，其中观察到低pH、缺氧和营养缺乏。此外，TME往往比正常组织具有更多的抑制性可溶性细胞因子、抑制性免疫细胞和抑制性免疫检查点（例如，PD-1和CTLA-1），阻碍T细胞活性。为了减少抑制性免疫细胞的数量，使用阻断抗体是重塑TME的策略之一。然而，预处理化疗可能不是实现这一目的的最理想方式，因为它也会抑制T细胞活性。更好的策略是使用仅针对免疫抑制细胞的抗体，如抗调节性T细胞（Tregs）抗体和抗髓源性抑制细胞（MDSCs）抗体。同样，阻断抗体也可以用来降低抑制性细胞因子的水平，特别是TME中的主要细胞因子，如转化生长因子-β（TGF-β）。另一种选择是通过基因编辑敲除T细胞上的TGF-β受体。 免疫检查点是免疫系统的安全调节器，防止过度的免疫反应损害体内的正常细胞。然而，一些肿瘤细胞可以通过分泌配体来上调T细胞上的免疫检查点数量并刺激它们，以限制T淋巴细胞活性。因此，将CAR-T细胞与免疫检查点抑制剂（ICIs）结合可能是一种增强T细胞介导毒性的策略。目前，市场上有几种ICIs，如CTLA-4抑制剂和PD-1/PD-L1抑制剂。另一种策略是通过基因修饰敲除CAR-T细胞上的PD-1表达。其他新的CAR设计，如装甲CAR-T细胞和第四代CAR-T细胞（TRUCKs），是基因工程CAR，可以产生细胞因子，这可以刺激免疫反应并调节TME。在注入“装甲CAR-T细胞”后的小鼠模型中观察到对Tregs的内在抗性，这些细胞分泌IL-12，这是一种可以激活免疫细胞的促炎细胞因子。第四代CAR与装甲CAR-T细胞的不同之处在于它们在设计上更加灵活。它们只在检测到目标抗原时开始合成刺激性细胞因子。第四代CAR已在各种实体瘤的临床前模型中进行了测试，并显示出显著的疗效。 5.4. 实体瘤的CAR-T研究 CAR-T疗法已评估用于治疗不同类型的实体瘤，例如结直肠癌（CRC）、乳腺癌（BC）、胸部肿瘤、肝细胞癌（HCC）和卵巢癌。本综述将重点关注四种常见的肿瘤类型以及CAR-T疗法在其中的治疗试验。在CEA阳性CRC中：针对癌胚抗原（CEA）特别开发了CAR-T，CEA是大多数CRC中表达的肿瘤标志物。目前，有几项正在进行的I期研究正在评估CEA导向CAR-T疗法在晚期CRC中的安全性和疗效。这些研究的结果仍在等待中。来自CRC患者的病例报告的最小数据表明，患者在肝脏内完全代谢反应持续了13个月，I期研究的初步结果表明，在15名接受CAR-T疗法的不可切除转移性CRC患者中，有2例部分缓解，9例病情稳定。在I期试验中，前列腺癌患者接受了淋巴耗竭化疗，随后接受了CAR-T疗法，作为连续输注，剂量逐步增加。治疗是可容忍的，5名患者中有2名（40%）实现了部分缓解（PR）和前列腺特异性抗原（PSA）下降50-70%。另一名患者对治疗有轻微反应。 在肝细胞癌（HCC）中，针对潜在的抗原靶标，即肝细胞癌-3（GPC3），开发了CAR-T。在两项评估CAR-T疗法对GPC3+ HCC效果的I期研究中，患者接受了环磷酰胺和氟达拉滨基础的淋巴耗竭输注。共有13名患者参加了研究，其中9名（69%）遭受CRS。没有3/4级神经毒性。总生存率（OS）在6个月时为50.3%，1年时为42%，3年时为10.5%。值得注意的是，研究中的一名患者病情稳定，存活了44个月。在另一项I期研究中，晚期转移性实体瘤患者接受了针对CD133的CAR-T治疗。该研究招募了不同实体瘤的患者，其中包括23名HCC患者。3名患者实现了PR（13%），14名患者实现了病情稳定（SD）（61%）。中位无进展生存期（PFS）为5个月，3个月疾病控制率为65%。对于胸部癌症的治疗，目前正在评估多种靶标，包括EGFR、HER2、MSLN、MUC1、CEA、ROR1和PD-L1，用于肺癌的CAR-T细胞疗法。在这些中，EGFR和MSLN特异性CAR-T细胞由于抗原的特异性更高且靶向肿瘤毒性担忧较低，似乎比其他细胞更有前景。 一项开放标签的I期研究调查了局部递送自体间皮素靶向CAR-T与pembrolizumab治疗恶性胸膜间皮瘤（MPM）。基于临床前工作，pembrolizumab被给予，该工作表明PD-1阻断可以增强间皮素CAR-T活性并挽救耗尽的CAR-T细胞的功能。在这项研究中，27名恶性胸膜疾病患者（无论是原发还是胸膜转移）接受了胸腔间皮素靶向CAR-T；其中25名患者被诊断为恶性胸膜间皮瘤（MPM），其中18名患者在CAR-T细胞疗法后接受了pembrolizumab。基于27名患者中23名接受胸腔间皮素靶向CAR-T的中位总结果，然后是接受pembrolizumab和CAR-T疗法的18名患者的中位总结果。在20个月的中位随访中，CAR-T治疗的中位OS为17.7个月，1年生存率为74%。Pembrolizumab每3周给予一次，以促进CAR-T功能。随着pembrolizumab的添加，患者的结果得到了进一步的增强，中位OS为23.9个月，1年生存率为83%。 6.未来的CAR基础细胞疗法：现成CAR和下一代CAR 自体CAR-T细胞在临床上取得了显著的成果，并戏剧性地改变了血液癌症的治疗。然而，仍然存在一些问题阻碍患者接受CAR-T细胞疗法。除了前几节提到的CAR-T疗法的疗效和安全性问题外，高成本、复杂流程以及大约需要3周时间制造个性化T细胞的等待时间也是阻碍患者接受治疗的因素。因此，为了克服这些障碍，正在开发通用的异体CAR-T细胞（也称为“现成”CAR-T细胞）和其他使用替代效应细胞的CAR。 6.1. 现成CAR-T细胞 与自体CAR-T细胞相比，现成CAR具有许多潜在的好处。首先，可以选择健康捐赠者作为免疫细胞的来源来生成它们。 这可能会导致CAR-T细胞表现更好，因为来自健康捐赠者的免疫细胞没有受到癌症影响或暴露于化疗药物。一些临床和临床前研究表明，从患者身上提取的T细胞的质量和数量会影响CAR疗法的疗效。此外，与未经输注的患者相比，接受化疗的患者更有可能拥有质量较差的T细胞，以及数量不足的T细胞，这可能与CAR-T细胞活性不足和无法收获足够的细胞进行CAR-T制造有关。其次，与生产个性化自体CAR-T细胞的耗时过程不同，可以从单个捐赠者那里产生大量的异体CAR-T细胞，生产出一批保存的CAR-T产品，使患者能够立即接受治疗。 此外，通过大规模生产过程可以显著降低CAR-T疗法的价格。然而，令人担忧的是，如果免疫细胞来源于MHC不匹配的捐赠者，现成CAR-T产品可能会导致移植排斥和移植物抗宿主病（GVHD），这可能是致命的。GVHD是一种不利的免疫反应，发生在给予异体CAR-T细胞时，这是由于宿主免疫系统的“非自我”识别。此外，GVHD可能会导致异体CAR-T细胞的抗肿瘤活性降低，因为它们可能被宿主免疫细胞消灭。已经在临床前和临床研究中测试了几种不同的T细胞来源，以克服GVHD，如病毒特异性T细胞、基因修饰的常规T细胞和非常规T细胞。 使用病毒特异性T细胞可能是降低GVHD风险的潜在方法，因为它们长期以来一直被用来治疗移植后的病毒感染。在I期试验中的安全性已经得到证明，在给予B细胞癌症患者的CAR病毒特异性T细胞的患者中没有报告严重GVHD。T细胞受体（TCR）主要负责识别外来物质和宿主细胞之间的MHC分子。因此，使用基因修饰去除内源性分子，如αβ TCR和MHC，是克服GVHD和排斥问题的另一种潜在策略。在临床研究中，两名患有R/R ALL的婴儿成功接受了通过转录激活样效应子核酸酶（TALEN）基因工程产生的通用CAR-T细胞治疗。目前正在研究将CAR引入各种T细胞亚型。伽马-德尔塔T细胞（γδ T细胞），占T细胞总数的约5-10%，是最有前途的现成CAR生产候选者之一，因为γδ T细胞表面的γδ TCR是不依赖MHC的，从而降低了GVHD的风险。此外，在概念验证研究中已经证明了CAR-γδT细胞治疗实体瘤的前景，其中CAR-γδT细胞显示出额外的抗肿瘤活性，而内在的γδT功能仍然存在。 6.2. 下一代CAR细胞 尽管CAR-T疗法在血液肿瘤中取得了巨大成功，但其毒性和上述其他限制显著阻碍了患者接受治疗及其在实体瘤治疗中的扩展。鉴于这些缺陷，人们越来越感兴趣，并正在进行大量研究，以寻找CAR细胞疗法的替代效应细胞。NK细胞和巨噬细胞是制造下一代CAR的两个有希望的候选者，因为它们具有有利的特性。与T细胞不同，它们是先天免疫系统的成员，可以在没有MHC的情况下直接识别目标细胞，并且不会引起GVHD。因此，它们也是生产现成CAR的可能选择。 NK细胞比CAR-T细胞有几个优势，其中一个是它们即使在MHC分子下调时也能识别肿瘤细胞，从而避免抗原逃逸。此外，NK细胞可以从各种异体来源中提取，如诱导多能干细胞（iPSC）或脐带血，因为NK细胞的激活不需要经过MHC途径。CAR-NK在各种血液和实体瘤的临床前模型中的抗肿瘤活性已经得到证明。此外，在一项招募了11名CD-19阳性血液肿瘤患者的I/II期临床研究中，在给予异体CAR-NK细胞后没有报告显著毒性。在clinicaltrials.gov上注册并且正在进行或招募的基于CAR-NK的临床研究在表3中显示。 巨噬细胞代表另一个有独特特征的有希望的候选者。首先，它们可以通过选择性吞噬作用攻击肿瘤细胞，并将抗原呈递给T细胞以激活适应性免疫。第二，巨噬细胞是肿瘤微环境中最丰富和最高度浸润的先天细胞。最后，它们可以产生趋化因子或细胞因子，因此作为主要的免疫调节剂来重塑抑制性肿瘤微环境。在临床前研究中，CAR巨噬细胞成功地在体外摧毁了癌细胞，并在两种不同的实体瘤的小鼠模型中减少了肿瘤负担，从而提高了OS。其他研究表明，CAR巨噬细胞促进了促炎细胞因子的分泌，并增强了T细胞对肿瘤的细胞毒性活性[77]。值得注意的是，基于CAR-M的I期临床研究已在clinicaltrials.gov上注册并开始招募（表4）。 7.讨论：CAR-T细胞疗法当前的挑战和未来发展动态  7.1. 目标抗原选择  由于其出色的临床结果，更多的研究投入到了这种疗法的开发中。然而，CD19仍然是最受欢迎的目标抗原，因为Kymriah作为第一个抗CD19 CAR产品在2017年获得批准。尽管一些靶标的表达模式，如CD20、CD22和BCMA，与CD19相似，但它们并没有像CD19那样成功。一个可能的原因是CD19的表达比其他靶标更稳定，导致抗CD19 CAR在临床应用中具有更强的抗肿瘤活性。2021年第一个非CD19导向的CAR Abecma的批准突显了为CAR-T细胞疗法寻找理想靶标的困难。令人鼓舞的是，第二年批准了第二个非CD19导向的CAR Carvykti。Abecma和Carvykti都是抗BCMA CAR-T细胞。 7.2. 疗效、安全性和临床应用扩展 CAR-T细胞疗法彻底改变了几种血液癌症的治疗方法，这些癌症曾经没有合适的治疗选择。然而，鉴于这种迫切的未满足医疗需求，CAR-T细胞疗法的批准是基于相当短的研究持续时间、较弱的主要终点和与传统肿瘤学试验相比有限的患者数量。目前市场上的CAR-T细胞产品在I/II期或II期试验中进行，采用开放标签和单臂实验设计。因此，已经注意到设计的某些缺点。首先，这些试验的受试者不到1000人，随访时间不到两年。其次，大多数研究的主要终点是总缓解率（ORR）、完全缓解（CR）率或缓解持续时间（DOR），而不是更有力的终点，如OS或PFS。最后，单臂设计没有对照组来评估预处理化疗对患者的影响了CAR-T细胞输注前的影响程度，或者有多少抗肿瘤反应归因于CAR-T细胞疗法。因此，需要进行更大规模的研究，采用时间到事件终点，并有足够的患者随访时间。 CRS和神经毒性是潜在的危及生命的严重不良事件，极大地限制了CAR-T细胞疗法。由于对因果关系确切机制的理解不足，两者仍然无法预测。认为需要开发更具信息量的临床前模型，以更好地理解这些毒性。此外，每个研究中心都有自己的分级工具和治疗指南来评估这些毒性，这使得数据收集和安全性评估变得困难。令人鼓舞的是，ASTCT共识分级在2018年作为与免疫效应细胞相关的CRS和神经毒性的共识分级系统发布。 令人鼓舞的是，正在开发新的CAR设计来克服上述挑战，其中一些设计在临床前或临床研究中显示出积极结果。带有AND门的双CAR是一种有希望的策略，可以扩大抗原覆盖范围，而带有NOT门的双CAR可以通过作为CAR-T细胞抗肿瘤活性的控制器来减少毒性。一些创新的CAR具有分泌免疫调节分子的能力，可以增加T细胞功能并调节TME，以恢复T细胞的抗肿瘤活性。然而，需要更多时间来适当评估这些新CAR-T设计的有效性和安全性。 7.3. 治疗费用 CAR-T细胞疗法的显著成果被认为是临床成功；然而，在商业方面，CAR-T细胞疗法取得了最小的成功。CAR-T细胞疗法的费用是患者接受治疗的重大障碍，因为制造过程复杂、高度个性化且耗时。例如，Kymriah的单次输注费用为475,000美元，Yescarta的费用为373,000美元，不包括住院治疗副作用。如此高的价格对个人和医疗保健系统都是财务负担，限制了需要它的患者接受CAR-T治疗的机会。 7.4. 未来展望 尽管CAR-T细胞疗法的发展仍然面临许多挑战和障碍，但注册临床研究数量的持续增加表明该领域正在蓬勃发展。新的CAR-T细胞设计和新的CAR，如CAR-NK和CAR-M，显示出治疗实体瘤的潜力。CAR-NK和CAR-M的独特特性也使它们成为开发现成CAR产品的有希望的候选者。因此，相信通过新兴研究，CAR基础细胞疗法将继续得到发展和优化，并将在未来使更多的癌症患者受益。 8. 结论  CAR-T细胞疗法已经显示出出色的临床成果，并显著改变了以前没有太多治疗选择的各种R/R血液肿瘤的治疗方法。然而，高昂的治疗费用给患者和支付者带来了沉重的负担，从而阻碍了它的商业成功。此外，高复发率、肿瘤抗原逃逸和严重的CAR相关毒性是未解决的问题。尽管如此，CAR技术的不断发展、新的CAR开发和下一代CAR，如CAR-NK和CAR-M，以及基于CAR的免疫疗法都有望克服目前的限制，在癌症治疗中实现更安全、更有效、更广泛的应用。同样重要的是，CAR-T疗法是负担得起的，以便更多的患者可以使用它。这将有助于增加我们对CAR-T疗法在实践中的疗效和安全性的了解。 识别微信二维码，添加生物制品圈小编，符合条件者即可加入 生物制品微信群！ 请注明：姓名+研究方向！ 版 权 声 明 本公众号所有转载文章系出于传递更多信息之目的，且明确注明来源和作者，不希望被转载的媒体或个人可与我们联系(cbplib@163.com)，我们将立即进行删除处理。所有文章仅代表作者观点，不代表本站立场。

摘要：过继免疫治疗使用嵌合抗原受体（CAR）重定向的T细胞是一种新的治疗范式，它使用一类新的治疗“药物”在某些迄今为止难以治疗的B细胞恶性肿瘤患者中产生完全且持久的缓解。CAR T细胞源自患者自身的免疫细胞，这些细胞在体外通过基因工程改造，带有能够结合特定目标并在目标结合时传递激活信号的CAR。CAR激活细胞毒性T细胞以有效、重复和持久的方式破坏和消除识别的癌细胞。然而，各种障碍限制了CAR T细胞在其他类型的癌症或其他疾病中的广泛应用。目前的挑战包括设计最优的CAR、积极穿透肿瘤病变，并在不诱导对健康组织产生毒性的情况下维持T细胞的抗肿瘤激活。本章回顾了CAR的代际、增强CAR T细胞效力和选择性的策略，以及为日益增多的患者建立高效的制造流程。 1.原型嵌合抗原受体（CAR，T-Body，免疫受体） 在20世纪80年代中期，Steven A. Rosenberg（美国国立卫生研究院）将从黑色素瘤活检中分离并大量体外扩增的肿瘤浸润性淋巴细胞（TILs）重新注入黑色素瘤患者体内时，患者T细胞识别和有效摧毁癌细胞的能力变得显而易见。这些以及随后的发展促使了采用自体免疫细胞治疗肿瘤患者的概念，这些免疫细胞有能力在大量患者中诱导肿瘤退缩和长期缓解。这些扩增的TILs被认为对特定肿瘤抗原具有特异性，并具有迁移能力以进入肿瘤病变；然而，抗原特异性大多仍然未知。 接下来的几年中，为了给患者的T细胞提供明确的靶向特异性，人们付出了巨大的努力；与T细胞受体（TCR）链或重组嵌合抗原受体（CAR）的遗传工程化，证明是成功的策略之一。与TCR不同，CAR是一个复合的、单多肽链跨膜受体，它在目标识别时提供靶向特异性和T细胞激活能力。原型CAR由四个主要结构域模块化组成：在细胞外末端是用于目标识别的单链可变区（scFv）抗体，一个连接到跨膜结构域的间隔区，以及主要来自TCR/CD3ζ或Fcε受体I（FcεRI）的细胞内信号传导结构域，有或没有连接的共刺激结构域（图1）。目标细胞表面的同源抗原的参与启动了CAR工程化免疫细胞的激活，导致持久的T细胞反应。每个CAR结构域都有独特的功能，并对重定向的T细胞激活产生影响；对于每个特定应用，CAR设计需要进行一些调整，以提供优化的靶向和T细胞激活，如下文详细描述。 图1 嵌合抗原受体（CARs）的世界在不断增长。第一代CAR在细胞外域（外域）中拥有抗原结合和间隔基团，在跨膜域中，在细胞内域（内域）中拥有来自CD3ζ或FcεRI γ链的激活基团。第二代CAR除了拥有一个共刺激域之外，第三代CAR在内域中拥有两个共刺激域。第四代CAR（“TRUCK”，“T细胞重定向用于通用细胞因子介导的杀伤”）由第二代或第三代CAR组成，该CAR在CAR信号传导后诱导转基因蛋白的表达。虽然在规范设计中描绘，但已经工程化了大量CAR变体，每种变体都针对不同的应用进行了优化。 原型CAR的基本设计最初由Zelig Eshhar及其同事（魏茨曼科学研究所）提出，他们展示了一个模块化复合受体，最初命名为“T-Body”或“免疫受体”，具有用于结合的抗体衍生结合域和用于T细胞激活的TCR信号域，为工程化T细胞提供了特异性识别和激活。在随后的几年中，引入了许多修改，允许靶向广泛的抗原，并通过各种细胞内结构域发送信号，以启动和重定向定义的免疫细胞功能（表1）。 表 1 CAR构建模块及其替代模块。 EMA（欧洲药品管理局）批准。其他使用其他宿主细胞和不同CAR设计的应用程序也在早期临床试验中越来越多地被研究。 规范的CAR由抗体衍生的结合域、间隔区、跨膜域和细胞内主要及共刺激信号域模块化组成。每个结构域可以通过不同的模块构建，这些模块影响不同的变量，并最终影响T细胞的激活和性能。 CAR工程化的细胞毒性T细胞重定向至癌细胞是该技术研究最多的应用；自体抗CD19 CAR T细胞的过继转移成为美国食品药品监督管理局（FDA）批准的首个基因工程细胞疗法；随后，欧洲药品管理局（EMA）也批准了。使用其他宿主细胞和不同CAR设计的其他应用也越来越多地在早期临床试验中研究。 2.CAR的模块化组成：细胞外CAR结构域 2.1.结合域 抗原结合域传统上由来自小鼠或人类单克隆抗体的单链可变区（scFv）组成。通过短柔性连接子（通常是(Gly4Ser)3肽）将重链（H）和轻链（L）抗体链的可变（V）区域连接起来，形成VH-linker-VL或VL-linker-VH的顺序。甘氨酸残基提供了灵活性，以允许VH和VL正确折叠形成抗原结合口袋，而丝氨酸则为连接子提供了一些溶解性。VH和VL链的空间位置和相互作用可以显著影响亲和力、特异性和溶解性。足够高的结合亲和力对于诱导T细胞激活至关重要；然而，存在一个亲和力上限，超过该上限CAR介导的T细胞激活不会改善，但会导致激活诱导的细胞死亡（AICD）。在CAR的背景下，一些scFvs通过张力信号独立于抗原参与诱导AICD、耗竭和T细胞的终端分化。除了亲和力和细胞表面的抗原密度外，目标表位在抗原内的位置也很重要；通常，靶向膜近端表位比靶向膜远端表位诱导更强的T细胞激活。 通过使用抗体进行靶向，CAR介导的识别是MHC独立的。这在靶向MHC-肽处理和呈递机制有缺陷的肿瘤时是有益的。此外，通过抗体识别目标，还可以识别传统T细胞看不见的抗原，如碳水化合物、脂质或抗原的结构变体。规范的CAR识别目标细胞表面的抗原；也可以通过使用特异性针对定义的MHC-肽复合物的抗体，工程化MHC-肽识别CAR，使其能够感知由MHC呈递的细胞内抗原。例如，一个scFv识别HLA-A2背景下的NY-ESO-1肽的CAR提供了与相应TCR类似的TCR样识别目标。 2.CAR的模块化组成：细胞外CAR结构域 2.2.间隔区 原型CAR经常在抗原结合域和跨膜域之间包含一个“间隔区”，以便接近目标抗原；连接的铰链区提供了一定的灵活性。间隔区的类型和长度对于最佳目标结合和信号传递至关重要。间隔区并非必需，因为有些CAR在scFv直接融合到跨膜域时是活跃的，而其他CAR只有在具有一定长度的间隔区时才活跃。间隔区通常来源于IgG1或IgG4恒定域或来自细胞外CD28、CD4或CD8（图2）。一般的想法是，间隔区在工程化T细胞和相应目标细胞之间提供最佳距离，以允许与目标细胞形成有效的接触区。基于TCR-MHC相互作用的知识，人们普遍认为CAR-目标相互作用需要在T细胞和目标细胞之间创建约15纳米的距离，以最佳形成接触区。因此，针对膜近端表位需要较长的间隔区，而较小的间隔区对更远离膜的表位是最佳选择；通过使用不同长度的间隔区可以轻松调整距离。在这个背景下，IgG衍生的间隔区具有可以通过结合一个、两个或三个CH1-CH2-CH3部分来调整长度的优势。IgG1衍生的间隔区还有利于CAR分子的稳定；然而，它可能与髓系细胞上的Fcγ受体（FcγR）（CD64）结合，介导CAR T细胞和髓系细胞的“非肿瘤”激活。这可以通过删除间隔区内的IgG1 CH2域或通过删除IgG1 Fc受体结合部分内的Asn297糖基化位点来预防。类似的修改也可以引入到IgG4间隔区。 图 2 第二代CAR设计的变体。由于模块化组成，可以使用各种替代域来构建CAR，其中一些示例性地列出。各个组分的变化允许调节CAR的结合和信号传导，最终调节细胞功能、代谢和工程化T细胞的抗肿瘤活性。其他变体旨在提高结合亲和力、目标的可及性、信号强度和细胞膜上的持久性等。最后，安全预防措施导致CAR设计中进一步的修改。 2.3.跨膜区 典型CAR的跨膜区来源于如CD3ζ、CD4、CD8α、CD28或OX40等类型1跨膜蛋白，由20-23个疏水性氨基酸组成，富含亮氨酸、异亮氨酸和缬氨酸（图2）。带有CD3ζ跨膜域的CAR似乎比其他CAR更有效地整合到TCR/CD3复合体中，因此在表达和信号传导方面更为稳健；带有CD28跨膜区域的CAR似乎同样稳定。另一方面，带有CD8α铰链和跨膜域的CAR不易于AICD；然而，它们通过减少促炎细胞因子的释放来介导较少的T细胞激活。 2.4.细胞内信号传导域 “第一代”CAR完全通过主要信号传导域（信号-1）进行信号传导。TCR/CD3ζ细胞内链含有三个免疫受体酪氨酸激活基序（ITAMs），FcεRI γ链含有一个ITAM，这些在磷酸化后作为下游信号蛋白的特定适配器。因此，CAR利用内源性TCR信号机制来启动T细胞激活事件的级联。下游激酶如Lck或Fyn也可以作为CAR介导的T细胞激活的主要信号，等等（图2）。CAR信号传导域本身足以与下游激酶结合并启动有效的激活级联，因为CAR在TCR敲除细胞和非T细胞如NK细胞中也是功能性的。然而，仅有主要信号的CAR不足以激活以允许长期持久；这样的CAR T细胞迅速进入凋亡。根据“双信号假说”，静息T细胞还需要一个共刺激信号以持续激活。这就是将主要信号与共刺激信号（信号-2），如CD28或4-1BB（CD137），结合在“第二代”CAR中的理由。也在临床前和临床上探索带有替代共刺激域的CAR，如OX40、ICOS、CD27、CD40-MyD88、CD2和CD244。为了方便下游激酶的接近，CD28通常位于膜近端位置，随后是远端位置的CD3ζ；OX40和4-1BB在膜远端和近端位置都活跃。与第一代CAR相比，第二代CAR T细胞在细胞因子释放、扩增和抗肿瘤活性方面显示出稳健和持久的反应。 CAR介导的共刺激以不同的方式影响T细胞效应功能、存活、持久性和代谢。例如，4-1BB CAR T细胞在患者血液中的持久性超过6个月，而CD28 CAR T细胞在3个月之后大多无法检测到。经过重复刺激后，CD28 CAR T细胞重新编程为CD45RO+ CCR7−效应记忆细胞，这些细胞随后需要OX40来延长持久性并避免快速耗竭；4-1BB CAR T细胞主要转化为CD45RO+ CCR7+中央记忆细胞，并在外围血液中长期持久。CD28 CAR信号激活PI3K/Akt/mTOR途径，刺激有氧糖酵解，增加葡萄糖摄取和ATP生成，而4-1BB CAR信号激活Wnt/β-catenin途径和脂肪酸氧化，增加代谢和线粒体呼吸链能力。典型的Wnt/β-catenin有利于中央记忆细胞的形成和T细胞的长期存活，而CD28诱导的PI3K/Akt信号维持效应细胞的即时响应。在高剂量下，CD28和4-1BB CAR T细胞都能在临床前模型中根除大型已建立的肿瘤；在低剂量下，CD28 CAR T细胞比4-1BB CAR T细胞表现出更大的耗竭程度，结果是4-1BB CAR T细胞在长期内更有效地根除大型肿瘤负荷。另一方面，带有4-1BB CAR的T细胞仍然对肿瘤介导的通过TGF-β的抑制敏感，这对CD28 CAR T细胞来说较少见。因此，选择CAR设计的标准取决于多个参数，包括T细胞持久性、抗抑制能力、共刺激和共抑制配体的模式、肿瘤细胞上的抗原密度、T细胞上的CAR密度等。 “第三代”CAR结合两个共刺激域以及主要激活信号。联合共刺激的好处只在少数情况下得到证明，例如，通过CAR提供CD28-OX40共刺激对T细胞在终端成熟中的进展有益。 3.TRUCK：“第四代”CAR T细胞 CAR T细胞可以用来按需将转基因蛋白输送到预定的、靶向的组织。因此，CAR T细胞被设计成带有CAR诱导表达盒的额外“有效载荷”。所谓的“第四代”CAR T细胞，即TRUCKs（“T细胞重定向用于通用细胞因子介导的杀伤”），旨在在靶向组织中沉积分泌型转基因蛋白，以实现治疗有效浓度（图3）。“有效载荷”的表达受NFAT6-IL-2最小启动子的控制，该启动子在CAR信号传导时被激活；有效载荷可以是转基因编码的任何蛋白或肽。这种策略特别有趣，因为它结合了重定向CAR T细胞攻击和局部沉积的生物活性蛋白的作用，同时避免了系统毒性。只要CAR T细胞保持激活状态，TRUCKs就会沉积转基因产物，例如，IL-12或IL-18作为转基因免疫调节剂，以特定方式塑造靶向肿瘤环境，而不引起系统毒性。累积的TRUCK产生的IL-12在CAR靶向的肿瘤组织中招募天然免疫细胞，如NK细胞和巨噬细胞，在那里反过来启动二次抗肿瘤免疫反应。IL-12 TRUCKs抵抗Treg细胞的抑制，并显示出增加的细胞因子释放和扩增。当快速进展的肿瘤积累抗原丢失的癌细胞，导致对CAR T细胞不可见的肿瘤复发时，这种策略特别有趣。释放IL-18的TRUCKs将CAR T细胞转化为T-bet高FoxO1低效应细胞，抵抗耗竭并显示出对大型已建立肿瘤的优越细胞毒性。IL-18 CAR T细胞治疗改变了整个肿瘤免疫细胞景观，特别是通过增加CD206− M1型巨噬细胞和NKG2D+ NK细胞的数量，减少抑制细胞如Tregs、抑制性CD103+ DCs和M2型巨噬细胞。其他例子包括释放过氧化氢酶以保护T细胞免受过氧化压力介导的抑制和释放肝素酶以改善T细胞通过肿瘤基质的穿透。 图 3 第四代CAR T细胞（“TRUCKs”）。在抗原结合时，第二代或第三代CAR诱导表达一种转基因蛋白，该蛋白在细胞内作用、整合到膜中或由CAR T细胞释放。释放的转基因蛋白旨在改变肿瘤环境、重塑肿瘤组织或吸引二次免疫反应。CAR T细胞被诱导仅在CAR与其靶标结合时释放蛋白质，从而将“有效载荷”在预定义的交付点作为“TRUCK”进行交付。这种CAR T细胞被理解为“活体工厂”，用于精确和持续地交付治疗性细胞产品。 所谓的“装甲CAR”通过产生4-1BB配体提供增加的共刺激通过刺激4-1BB途径。工程化的T细胞被设计为分泌Toll样受体（TLR）配体，可以刺激T细胞和抗原呈递细胞上的TLR途径，然后可以激活一组T细胞进行广泛的抗肿瘤攻击。靶向Muc16ecto（即黏蛋白-16（CA-125）的膜保留残余物）并分泌IL-12的CAR T细胞正在临床试验中评估（NCT02498912）。IL-15 TRUCK细胞显示出改善的扩增和抗肿瘤活性，但在未受控制的扩增情况下需要自杀基因，由于其白血病潜力。“装甲”CAR通过与CAR共表达IL-7受体-α链来恢复对IL-7的反应性，并促进Th1反应。类似地，在IL-4水平增加的前列腺癌中，共表达IL-4结合/IL-7信号传导受体提高了抗PSCA CAR T细胞的抗肿瘤活性。另一方面，CAR T细胞上共表达的显性负性TGF-β DNRII受体可以在TGF-β存在的情况下与TGF-β竞争，以改善T细胞的抗肿瘤活性。也可以设想提供细胞因子或细胞因子受体之外的应用，如输送可溶性HVEM外域，以靶向肿瘤血管，以维持肿瘤穿透。 4.具有双重特异性、组合抗原识别和条件性CAR的CAR T细胞 原型CAR通过一个scFv将特异性重定向到一个抗原；多种原因要求具有多重特异性的CAR：(1)肿瘤病变在可靶向抗原方面可能是异质的，或在肿瘤进展过程中丢失抗原；(2)靶向癌细胞和肿瘤基质或血管可能有益或需要增加治疗效果。将两种或更多CAR T细胞产品应用于癌症患者基本上是可行的，尽管需要在GMP条件下制造两种细胞产品。例如，通过顺序输注应用CD19和CD22 CAR T细胞目前正在评估治疗难治性B-ALL的试验中（NCT03620058）。或者，T细胞被设计为表达两个CAR，即所谓的双顺反子CAR，每个CAR针对不同的抗原（图4）。通过灵活的连接子将两个scFv相互连接，设计出具有双重特异性的CAR。这种串联排列的双特异性CAR（“串联CAR”，“Tan-CAR”）或环状结构，针对两种不同的抗原，并能够在结合任一抗原时提供T细胞激活（“或”门控）；具有其中一种相应抗原的目标细胞仍然被识别。除了两个连接的scFv外，双抗体、二合一抗体和双变量域抗体也可以用来设计具有两种特异性的CAR。三特异性CAR包含单价和/或多价CAR结构的组合，以针对三种抗原，进一步扩大靶向特异性。一个例子是设计了一种双特异性CAR，将针对CD20和CD19的scFv连接起来，旨在减轻在接受CD19 CAR T细胞治疗后经常发生的B细胞白血病/淋巴瘤的复发。CD19− CD20+白血病细胞的复发旨在通过CD20-CD19双特异性CAR T细胞得到控制。双特异性CAR中scFv的顺序取决于特定抗原中目标表位的空间可及性。CD20-CD19 CAR对CD19和CD20都具有相同的结合能力，并重定向T细胞激活，而CD19-CD20 CAR则效率要低得多。其他双特异性CAR的例子是针对CD19和CD123治疗B-ALL或CD19共靶向CD22、ROR1和免疫球蛋白κ轻链（Igκ）。多特异性CAR T细胞目前正在早期临床试验中评估。通过双顺反子表达盒设计了同时具有CD19和CD22 CAR的T细胞，正在进行治疗高风险B-ALL或干细胞移植后复发的试验（NCT03289455）。具有CD19和CD22特异性的双价CAR正在评估治疗B-ALL或B细胞淋巴瘤（NCT03241940, NCT03233854, NCT03330691, NCT03448393, NCT03019055）。目前正在进行的II期试验中评估了针对BCMA两个表位的双特异性CAR（NCT03758417）。 图4 基于逻辑门控的CAR介导的T细胞激活，以证明在肿瘤靶向中的选择性。共表达两种CAR，每种CAR在与相应的目标抗原结合时都能完全激活T细胞；双特异性CAR（串联CAR，Tan-CAR）也是如此。在这种情况下，通过表达抗原A或B或两者的细胞激活T细胞（"OR"门控）。为了仅通过同时表达A和B抗原的细胞激活CAR T细胞，识别A的CAR仅通过CD3ζ提供基本激活，这不足以实现完全和持续的激活，而识别B的CAR提供共刺激；通过两种CAR的同时信号传导诱导T细胞完全激活（"AND"门控）。识别抗原A的synNotch CAR驱动转录并表达第二种CAR，该CAR在识别抗原B时驱动T细胞完全激活。具有ITIM（免疫受体酪氨酸基抑制基序）的抑制性CAR在其识别的抗原B结合时阻止通过激活CAR的信号传导。当抗原B不存在时，CAR可以在结合抗原A时激活T细胞（"A-not-B"门控）。 当结合两种抗原时，双特异性CAR比单特异性CAR具有更高的亲和力，理论上稳定了突触并改善了T细胞对低抗原水平目标细胞的反应。这种情况可以用来只将CAR T细胞重定向到表达两种抗原而不是一种的细胞（图4）。这种“与”门控的抗原模式旨在提高对癌细胞的靶向选择性，同时保留健康细胞。两个共表达的抗原被两个共表达的CAR识别，每个CAR识别特定的抗原，并分别提供主要或共刺激信号。这样，只有同时结合两种抗原才提供完全T细胞激活所需的两个信号；结合一种抗原是不足够的。组合抗原识别的例子是，通过CD3ζ CAR靶向ErbB2和通过CD28 CAR靶向Muc1，或通过CD3ζ CAR靶向间皮素和通过CD28 CAR靶向叶酸受体-α。靶向CD13和TIM3的双特异性和分裂CAR T细胞在临床前模型中根除患者衍生的急性髓性白血病细胞，减少了对骨髓和外周髓性细胞的毒性。 通过异二聚体化两个多肽链，可以加强两个CAR上的初级和共刺激信号的组合；一个链由细胞外和跨膜以及初级信号传导部分组成，第二个链提供共刺激信号传导部分，并通过添加“二聚体化剂”与第一个链相连。CAR在二聚体化剂允许异二聚体化和功能性CAR形成之前保持沉默。通过滴定二聚体化剂剂量可以微调T细胞活性；撤除二聚体化剂终止CAR信号。只有当每个CAR信号单独不足以驱动T细胞激活时，才能通过组合抗原识别实现清晰的“开-关”T细胞激活。由于预先激活的T细胞中的CD3ζ信号可能重新诱导T细胞反应，因此需要调整信号或降低结合亲和力以实现平衡的激活阈值。 可调CAR的另一种策略基于合成Notch（synNotch）受体。Notch由一个细胞外受体、一个跨膜域和一个细胞内转录调节器组成，激活后介导内部域的蛋白水解，释放细胞内转录调节器。这些特性用于控制与Notch受体不同特异性的真正CAR的转录。优点在于Notch受体的抗原识别基于逻辑“与”门控，并以空间定义的方式控制CAR T细胞功能。在CD19结合后，CD19特异性synNotch受体释放转录效应域Gal4-VP64或TetR-VP64以诱导抗间皮素CAR的表达。只有当在靶向组织中同时识别synNotch配体和CAR配体时，T细胞才被激活。另一个例子是通过CAR靶向ROR1和通过Notch受体靶向EpCAM或B7-H3。虽然CAR的“开开关”决定了靶向癌细胞的选择性，但这种策略可能受到诱导足够水平的CAR表达和在没有Notch信号进一步发生时衰减CAR所需的时间的限制。 工程化T细胞的TCR特异性也可以用来提供更复杂的识别轮廓。带有γδ TCR的T细胞识别肿瘤细胞特有的磷酸化抗原；转基因表达GD2特异性CAR和共刺激域只会在γδ TCR和CAR同时结合它们相应的抗原时提供完全的T细胞激活；由于缺乏γδ TCR激活，不会攻击GD2+的健康细胞。 虽然许多可靶向的抗原既表达于健康细胞也表达于癌细胞，但有些抗原仅由健康细胞表达，而癌细胞缺乏表达。在这种情况下，结合共同抗原“A”但在结合健康细胞上的抗原“B”时阻断，将阻止CAR T细胞激活对抗健康细胞（图4）。带有ITIM（免疫受体酪氨酸基抑制基序）的抑制性CAR只要结合其相应的抗原“B”，就阻止通过激活性CAR的信号传导。结合缺乏抗原“B”的“A”癌细胞允许CAR T细胞激活，因为缺乏通过抑制性CAR的信号传导（“A非B”门控）。 5.具有植入多重抗原特异性的通用CAR 目前，原型CAR具有一个确定的抗原特异性；改变特异性需要用新的CAR工程化T细胞。在这种情况下，开发了一种“通用”CAR，它识别一种抗体，该抗体转而提供癌症特异性（图5）。例如，抗癌抗体的免疫球蛋白Fc区域被具有CD16作为结合域的CAR结合。CD16 CAR T细胞结合抗癌抗体，从而获得对癌细胞的特异性。或者，CAR结合至与抗癌靶向抗体相关联的蛋白质表位。具有荧光素异硫氰酸酯（FITC）特异性CAR的T细胞识别FITC标记的叶酸，该叶酸与叶酸受体阳性癌细胞结合。也可以设想将其他表位与桥接抗体相关联，如亲和素。同时添加不同特异性的抗体，允许将相同的CAR T细胞产品（“UniCAR”）重定向至多种抗原，无需重新制造CAR T细胞。该策略的优点是同时使用不同的抗体靶向广泛的抗原，同时只应用一种制造的CAR T细胞产品。实际的特异性由应用的抗体混合物在治疗足够浓度下定义。随着应用的抗体的短半衰期，此外，意外的不良事件在抗体撤除后很快就会有限。从机制上讲，有效的肿瘤控制需要CAR T细胞和连接抗体都渗透到肿瘤病变中；目前尚不清楚这是否适用于晚期实体瘤。也尚未解决“通用”CAR T细胞是否能够建立对癌症抗原的持久免疫记忆，这被认为是长期控制癌症所需的。 图 5 “通用”CAR的概念。T细胞表达一种特异性针对标签的CAR，该标签与连接分子相连，最好是天然抗体、单链抗体(scFv)或双特异性T细胞导向抗体(BiTE)，这些分子能够识别肿瘤细胞上的目标抗原。通过添加不同的连接分子，无需工程化新的CAR T细胞，就可以为T细胞配备不同的特异性。这被认为在将CAR T细胞应用于患者后也是可行的；注入针对不同肿瘤抗原的抗体，为CAR T细胞提供不同的特异性。 6.转换抑制信号为激活信号的Switch CAR 在肿瘤病变中，重定向的T细胞攻击通常以各种方式受到抑制；抑制性配体如程序性细胞死亡配体-1（PD-L1）和PD-L2与激活的T细胞表达的程序性细胞死亡-1（PD-1）结合。一种结合这种抑制性配体但向工程化T细胞传递激活信号的CAR，不仅可以与抑制性受体竞争结合，还可以通过提供激活信号克服抑制（图6a）。理想情况下，PD-L1:CD28 “开关”CAR在工程化T细胞中克服PD-1介导的抑制信号。特别是，一个具有PD-1细胞外域结合PD-L1和CD28细胞内信号传导域的CAR，将抑制信号转换为激活信号，导致ERK磷酸化增加，促炎细胞因子释放，T细胞扩增和目标细胞的细胞溶解。由TIGIT（具有Ig和ITIM结构域的T细胞免疫受体）的外域与CD28共刺激域融合而成的嵌合受体，在结合TIGIT配体CD155时增强T细胞功能。鉴于肿瘤组织提供的大量抑制信号，确定需要克服的“关键”抑制因素以维持有效的T细胞反应仍然是一个挑战。 图 6 开关CAR和抑制性CAR（iCAR）。(a) 开关CAR与生理性T细胞抑制性受体的配体结合，但为工程化T细胞提供激活信号。(b) 抑制性CAR在与抗原结合后，通过ITIM信号向工程化T细胞提供负信号。抑制信号压倒了通过TCR或共表达的激活CAR的激活。 7.抑制性CAR：iCARs 虽然原型CAR向工程化T细胞提供激活信号，但具有抑制信号的CAR旨在在结合健康细胞时抑制CAR T细胞激活。理想情况下，抑制性CAR通过在面对健康组织时覆盖激活CAR信号来减轻非肿瘤毒性。与激活性、肿瘤特异性CAR共表达的具有优势抑制信号的CAR，识别健康细胞；从而CAR T细胞只在结合癌细胞时激活，抑制性CAR不结合健康细胞（图6b）。这种抑制性CAR提供PD-1或CTLA-4信号，并覆盖癌症特异性CAR的激活信号。 8.异体CAR T细胞和CAR NK细胞 到目前为止，CAR T细胞治疗是一种通过体外制造患者自己的T细胞的个性化治疗。这不仅繁琐、成本密集和耗时，而且在患者晚期疾病无法提供足够或足够活跃的T细胞进行CAR工程化时通常也不适用。在这种情况下，异体“现成的”CAR T细胞将为广泛的患者群体带来好处。为了避免移植物抗宿主病（GvHD），需要删除内源性的αβ TCR和HLA分子，这可以通过锌指核酸酶或CRISPR/Cas技术实现。随后清除剩余的TCRαβ T细胞，通过污染的异体TCR+细胞降低GvHD风险。T细胞通过转录激活样效应核酸酶（TALENs）技术在TCRα和CD52位点进行基因编辑，用于治疗无法生产自体CAR T细胞的患者的儿童CD19+ ALL。CD52存在于患者的恶性B细胞上，需要从CAR T细胞中删除，以允许消除恶性淋巴细胞，同时保留注入的CD52阴性CAR T细胞。对于工程化异体CAR T细胞，CRISPR导向RNA和Cas9目前由病毒载体编码以实现组成性表达；当前的研究旨在短暂提供基因编辑工具，而不持久的载体，以最小化非目标编辑。 针对BCMA治疗多发性骨髓瘤的异体CAR T细胞，通过BCMA CAR和基因编辑技术进行了改造，以限制TCR介导的免疫反应。通过将CD20模拟表位整合到CAR的细胞外域，使CAR T细胞能够通过利妥昔单抗消除，从而提供了异体BCMA CAR T细胞的安全性。 关于使用异体效应细胞，NK细胞也可以用于诱导有效的抗肿瘤反应，因为它们具有细胞毒性潜力和分泌促炎细胞因子。除了使用异体细胞，使用NK细胞进行癌症的过继细胞治疗有很强的生物学理由；NK细胞表现出广泛的抑制性和激活性受体库，以识别外来、感染或恶性细胞。两种信号的平衡最终诱导或阻断细胞毒性CD56dim NK细胞释放细胞毒性颗粒以杀死目标细胞。虽然可能存在广泛的NK细胞亚群多样性，基于激活和抑制受体的库，但通过CAR工程化NK细胞将为特定癌细胞提供预定的特异性。原型CAR具有CD28-CD3ζ信号也在NK细胞中活跃；具有NK细胞2DS2和DAP12信号蛋白的CAR产生了更强的抗肿瘤活性。为NK细胞工程化的CAR通常包含DAP10或DAP12用于激活，单独或与CD3ζ一起。具有NKG2D作为结合物和DAP10-CD3ζ用于激活的CAR有效地激活了小鼠模型中针对骨肉瘤的原代NK细胞。CD3ζ在NK细胞中作为激活域优于DAP10，而DAP12优于CD3ζ。 9.制造CAR T细胞用于临床应用 对于临床应用，CAR T细胞产品是根据良好生产规范（GMP）规则，使用预期接受患者的自体T细胞制造的（图7）。在大多数情况下，通过白细胞分离术收集血液，分离T细胞，通过病毒感染或电穿孔进行基因工程改造，并扩增到临床相关的数量。大多数临床试验使用通过γ-逆转录病毒或慢病毒基因转移修饰的T细胞；基于转座子的载体，如Sleeping Beauty和PiggyBac，越来越多地应用于临床，其好处是避免了成本和时间密集型的病毒生产。病毒和转座子介导的基因转移程序旨在永久性地修改患者的T细胞以表达CAR；一些试验使用通过RNA电穿孔修饰的T细胞进行短暂的CAR表达。在永久性基因改造后，插入突变和随后成熟T细胞的致癌转化的风险似乎很低，到目前为止在这方面还没有报告致癌事件。一个需要注意的问题是，通过慢病毒转移，CAR基因插入到Tet2位点导致T细胞的克隆扩增，然而，它们自发地收缩了。然而，白细胞分离产品中污染的恶性细胞也可能意外地被CAR改造，存在重新输注给患者后通过CAR介导的肿瘤促进的风险。 图7 CAR T细胞制造和患者治疗时间表。(a) 通过白细胞分离术从患者体内收集T细胞，并在体外处理以获得最终的CAR T细胞产品，包括T细胞工程化以携带CAR、扩增至临床相关数量，以及最终的质量控制程序（QC）。在输注CAR T细胞产品之前，患者需接受非清髓性淋巴细胞减少（“预处理”），以促进CAR T细胞的植入和体内扩增。随后需要院内护理以管理潜在的副作用，如CRS或神经毒性。(b) 体外CAR T细胞制造过程通常从白细胞分离产品开始，并涉及多个后续生产步骤，包括T细胞分离和激活、基因工程、CAR T细胞扩增、制剂、CAR T细胞产品的冷冻保存，以及最终的质量控制以供释放。整个过程可以手动运行，或在监督下（半）自动化进行。 经过基因改造后，CAR T细胞在细胞因子存在的情况下在体外广泛扩增到临床相关的细胞数量；目前使用手动处理的摇动反应器或袋子以及完全自动化和监督处理设备。自动化的目标是允许以高再现性和质量进行生产，并从越来越多的患者中并行生产细胞，并缩短静脉到静脉的时间。 最适合CAR治疗的T细胞群体被认为是具有急性炎症特征的原始或年轻中央记忆细胞。在IL-2存在下扩增CAR T细胞优先触发效应T细胞，而IL-7或IL-2加IL-15扩增具有持续细胞因子释放和抗肿瘤活性能力的中央记忆T细胞。添加IL-21使CAR T细胞保持较少分化状态。刺激方式不仅决定了扩增CAR T细胞的产量，还决定了代谢依赖性；IL-15增加氧化代谢以及肉碱棕榈酰转移酶，这是脂肪酸氧化的限速步骤。IL-7通过STAT5和Akt激活增加Glut1，并诱导甘油运输和甘油三酯合成，从而改善T细胞持久性和存活。在体外扩增期间抑制Akt触发具有高水平脂肪酸氧化的中央记忆表型，最终改善CAR T细胞的抗肿瘤活性。CD45RO+ CD62L+记忆CAR T细胞比更高级分化阶段的效应T细胞提供更持久的抗肿瘤反应，使富含CD62L的CAR T细胞成为进一步探索的有吸引力的选择。 因此，中央记忆CAR T细胞在临床应用中似乎更优越，因为响应的患者没有累积具有早期记忆和耗竭特征的T细胞，而非响应的患者则累积了。最终产品中工程化细胞的活性可能影响治疗效果。然而，基于制造的细胞产品的活性对CAR T细胞治疗结果的首次回顾性分析表明，当患者接受70-80%活性的产品与至少80%活性的产品相比，CD19 CAR T细胞扩增或患者存活没有差异的证据。 制造T细胞产品是一种个性化方法，当前程序有一些显著的限制： 一些癌症患者淋巴细胞减少或具有低数量的原始T细胞，导致生产延迟或失败，如在为儿科患者生产时所经历的。 生产过程耗时，这对急性或晚期疾病的患者不利。 由于疾病，患者的T细胞可能功能失调，如CLL和一些实体瘤所报告的，导致产品反应率低。 在某些情况下，工程化异体T细胞可能是另一种策略。在接受造血干细胞移植的患者中，使用移植的异体T细胞制造CAR T细胞产品。这样的异体CD19特异性CAR T细胞诱导了部分和完全缓解；然而，一些患者遭受了GvHD。病毒抗原特异性、部分HLA匹配的供体T细胞缺乏异体反应性，并且通过CAR工程化，显示出抗淋巴瘤活性。NK细胞以其MHC独立活性也是第三方供体细胞CAR工程化的来源；然而，它们在患者中表现出较差的持久性。 10.通过CAR T细胞的过继治疗在血液学恶性肿瘤中诱导持久缓解 过继转移CAR T细胞的治疗效果取决于多个参数，包括CAR设计、CAR信号传导、结合亲和力、目标细胞上的抗原数量、目标抗原表位的空间可及性、T细胞的成熟阶段、CAR T细胞的持久性和扩增、患者免疫系统的预处理等。目前的努力旨在优化特定疾病的状况；一些治疗方案已在CAR T细胞治疗恶性疾病的方面证明成功，特别是B细胞白血病/淋巴瘤；少数试验旨在治疗实体癌。 在迄今为止难以治疗的B细胞白血病和淋巴瘤的治疗中，使用“第二代”抗CD19 CAR T细胞的早期临床试验实现了完全且持久的缓解；使用“第一代”CAR T细胞的治疗大多失败，因为CAR T细胞从循环中迅速清除。目前，近600项早期阶段的CAR T细胞试验正在进行临床探索，主要由学术中心进行（截至2020年初，中国有268项，美国有227项，欧洲有67项）。用于治疗儿童B-ALL（Kymriah™，tisagenlecleucel，诺华）和成人大B细胞淋巴瘤（Yescarta™，axicabtagene ciloleucel，Kite-Gilead）的抗CD19 CAR T细胞已获得FDA和EMA的批准；其他将很快跟进。 CAR T细胞治疗的标准程序从患者的白细胞分离开始，分离T细胞，体外基因工程改造相应的CAR，CAR T细胞扩增，以及在非清髓性淋巴细胞减少和IL-2支持后，通过静脉输注将最终的细胞产品重新给患者（图7）。由于CAR T细胞的持久性对临床效果至关重要，目前在试验中使用的CAR具有一个或两个共刺激内域，其中大多数提供CD28或4-1BB共刺激。在持久性方面，4-1BB共刺激的CAR T细胞似乎优于CD28 CAR T细胞，在循环中持续4年以上，而CD28 CAR T细胞持续30天。由于CD19 CAR T细胞不区分健康和恶性B细胞，只要CD19 CAR T细胞持续存在，患者就会经历持久的B细胞耗竭。尽管B细胞耗竭在临床上是可管理的，但这种情况要求在靶向恶性B细胞时更具选择性。最近，Fcμ（IgM）受体被确定为治疗慢性淋巴细胞白血病（CLL）时可能更具肿瘤选择性的目标，由于目标表达水平较低，因此大多数健康B细胞免于被淘汰。目前也在探索其他替代靶标。 在缓解期间，大多数接受4-1BB CAR T细胞治疗的白血病/淋巴瘤患者没有接受进一步的癌症特异性治疗；接受CD28 CAR治疗的患者经常接受异体干细胞移植，这似乎是有益的，因为CD28 CAR T细胞的持久性不如4-1BB CAR T细胞。需要进一步探索以确定长期内更成功的策略。 迄今为止，患有DLBCL、CLL、B细胞急性淋巴细胞性白血病（B-ALL）和滤泡性淋巴瘤的患者已通过CD19 CAR T细胞成功治疗。值得注意的是，接受CD19 CAR T细胞治疗的多发性骨髓瘤患者也经历了缓解，尽管通过流式细胞术评估，骨髓瘤细胞是CD19low或CD19阴性。目前也在探索用于治疗B细胞恶性肿瘤的其他替代靶标，包括CD20、CD22、Igκ轻链、ROR-1和CD30。 由于缺乏标准化的试验设计、CAR组成、靶向抗原、预处理等方面，很难比较各种试验中CAR T细胞治疗的成功。然而，越来越明显的是，CAR T细胞剂量和淋巴细胞减少的程度或淋巴细胞减少方案对于允许广泛的T细胞扩增、持久性和最终治疗效果至关重要。应用后对CAR T细胞的重复再刺激可能改善它们在长期内的持久性和抗肿瘤效果。这是使用病毒特异性T细胞进行CAR植入的合理性，它们在接触病毒抗原时通过TCR重复再刺激；例如，Epstein-Barr病毒（EBV）特异性T细胞通过CAR工程化，并被EBV感染的细胞触发扩增。事实上，EBV特异性CAR T细胞的表现优于没有病毒特异性的CAR T细胞。 11.治疗实体癌的CAR T细胞面临的挑战 虽然血液学恶性肿瘤的治疗越来越成功，但实体癌的治疗仍然具有挑战性（表2）。作为“活药”的CAR T细胞基本上非常适合治疗实体癌，特别是由于T细胞固有的迁移和组织穿透能力，穿透血脑屏障，并在几乎所有组织中积累，包括睾丸和眼睛等特权组织，因此特别适合消除（微）转移。然而，大多数实体肿瘤具有大量策略，以非常有效的方式对抗CAR T细胞的迁移、渗透和激活。其中，改变的趋化因子环境损害了CAR T细胞向肿瘤的迁移；肿瘤内皮细胞上丢失了一些粘附因子，妨碍了T细胞的渗透。通过局部沉积TNF-α可以对抗后者，它增加了血管粘附分子，如血管细胞粘附蛋白-1和内皮细胞上的细胞间粘附分子-2。靶向血管内皮生长因子（VEGF）受体-2或阻断迁移抑制因子如内皮素B受体也改善了内皮细胞粘附和/或T细胞的跨内皮迁移。在T细胞上下调的趋化因子受体被重新表达，如CXCR2（CXCL1受体），以便于靶向黑色素瘤或CCR2b用于靶向神经母细胞瘤。 表 2 CAR T细胞疗法面临众多挑战。 为了绕过迁移障碍，CAR T细胞被瘤内植入或分别注入胸膜或腹膜以治疗间皮瘤和卵巢癌。通过内窥镜将抗CEA CAR T细胞应用于肝转移；抗c-Met CAR T细胞被注入乳腺癌转移。一旦进入肿瘤病变，CAR T细胞需要突破基质细胞和细胞外基质的障碍，才能接近癌细胞以执行它们的细胞毒性攻击。通过基因工程释放的肝素酶在基质中降解肝素硫酸蛋白多糖，改善T细胞的渗透；需要高水平的IFN-γ来消除基质细胞并根除大型已建立的肿瘤病变。通过直接针对基质细胞的CAR T细胞特异性针对成纤维细胞激活蛋白（FAP），一种参与细胞外基质重塑的丝氨酸蛋白酶，整体抗肿瘤活性得到改善。 许多过程使肿瘤病变对重定向的CAR T细胞产生敌意，使它们变成耗竭状态或进入凋亡。调节性T（Treg）细胞、髓源性抑制细胞（MDSCs）和肿瘤相关M2型巨噬细胞释放抑制性细胞因子，如IL-4、IL-10、白血病抑制因子（LIF）和TGF-β。MDSCs和巨噬细胞降低肿瘤内色氨酸水平；基质细胞释放吲哚胺2,3-双加氧酶（IDO）和犬尿氨酸，抑制T细胞效应功能并剥夺组织中的葡萄糖和其他营养物质。严重的酸中毒也对抗肿瘤活性的CAR T细胞产生反作用。由于MDSCs释放的精氨酸酶，低精氨酸水平抑制CD3ζ表达和TCR信号传导。 12.CAR T细胞治疗与毒性相关 作为“活药”的CAR T细胞治疗在一些试验中取得了显著的治疗效果；然而，CAR T细胞在初始应用后的几天甚至几周内可能导致严重的副作用，需要重症监护干预，甚至可能致命。大多数毒性是由于CAR T细胞的特殊生物学特性，其他与CAR T细胞相关的毒性目前尚未完全理解。从机制上讲，主要毒性是(1)由于大量T细胞激活、细胞因子释放和肿瘤溶解引起的全身毒性，以及(2)由于CAR T细胞与健康组织相互作用引起的特异性毒性（“靶上非肿瘤”毒性）。 12.1.系统性毒性 细胞因子释放综合征（CRS）：大量CAR T细胞与目标细胞的结合导致大量细胞因子释放，血清中促炎细胞因子（包括IFN-γ和TNF-α、IL-10和IL-6）的水平异常高，这本身会导致其他免疫细胞的交叉激活，以及进一步的细胞因子释放，直至达到有毒水平。这些毒性被称为细胞因子释放综合征（CRS），临床上伴有高烧、不适、疲劳、肌肉痛、恶心、厌食、心动过速、低血压、毛细血管渗漏、心脏功能障碍、肾功能损害、肝功能衰竭和弥散性血管内凝血。CRS常与血管渗漏综合征（VLS）一起出现，与巨噬细胞激活综合征（MAS）和巨噬细胞激活密切相关，临床上类似于噬血细胞性淋巴组织细胞增多症（HLH）。CRS的风险与T细胞激活和扩增有关，这可能与总体肿瘤负荷相关，但并非绝对。为了避免CRS，需要在肿瘤负荷高的患者中使用较低剂量的CAR T细胞，这是一个需要通过精确定义治疗窗口来解决的悖论，通过调整T细胞激活、细胞因子释放和抗肿瘤活性。 CRS的早期诊断和临床管理通过新建立的评分系统和治疗指南得到便利。C反应蛋白，即由肝细胞在IL-6水平增加时释放的蛋白质，目前作为CRS发作和严重程度的实验室标志物；成人的预测标志物还包括可溶性gp130（sgp130）、IFN-γ和IL-1Rα的增加，在儿科患者中，IFN-γ、IL-13和MIP1α的增加。目前CRS的治疗基于阻断IL-6/IL-6受体信号轴，通过阻断抗体如抗IL-6受体抗体tocilizumab或抗IL-6抗体siltuximab，这似乎不会干扰CAR T细胞的疗效。短期系统性皮质类固醇治疗也能迅速逆转CRS，且不影响最初的抗肿瘤反应；然而，它可能在长期内损害CAR T细胞反应。在CRS期间中和促炎细胞因子有助于减轻CRS的严重程度。在CRS期间，活化的单核细胞和/或巨噬细胞释放高水平的IL-1；通过IL-1受体拮抗剂中和可以改善临床模型中的CRS和神经毒性。通过给予lenzilumab抗体中和巨噬细胞-单核细胞激活细胞因子GM-CSF，降低了CRS的风险。通过阻断酪氨酸羟化酶减少儿茶酚胺，降低了小鼠模型中的细胞因子水平，暗示了临床干预的途径。 与CAR T细胞相关的HLH/MAS通常与CRS症状一起出现，伴有铁蛋白和肝酶血清水平升高、噬血细胞现象、细胞减少、肺水肿、脾肿大、肾功能衰竭和NK细胞丢失。治疗包括使用依托泊苷或阿糖胞苷进行系统性化疗，如果与神经毒性相关，也可以鞘内应用；在这种情况下，IL-6/IL-6R阻断大多无效。 神经毒性（ICANS）：CAR T细胞治疗相关的神经毒性现在被称为免疫效应细胞相关神经毒性综合征（ICANS）。神经系统效应包括失语症、幻觉、混乱、谵妄、表达性失语症、肌阵挛、谵妄、癫痫发作和脑水肿。这种神经毒性发生在大约40%的患者中，是可逆的，并且在CD19 CAR T细胞治疗期间频繁发生；其他CAR T细胞也可以引起神经毒性，指向由于活化CAR T细胞的浸润导致的弥漫性但暂时性脑病。神经毒性的机制尚不清楚，但与破坏血脑屏障和脑脊液中细胞因子水平增加有关。如果与CRS一起治疗，用IL-6阻断和类固醇治疗可以成功。 12.2.“靶上非肿瘤”毒性 由于大多数靶向抗原也由健康细胞表达，CAR T细胞治疗与攻击健康组织的风险相关，导致巨大的“靶上非肿瘤”毒性。治疗B细胞白血病的CD19靶向CAR T细胞也消除了健康的B细胞；持久的B细胞耗竭需要免疫球蛋白替代和抗生素及抗真菌保护，这在临床上是可管理的。当目标抗原由重要组织表达时，毒性更严重。在一项针对肾癌患者的碳酸酐酶IX特异性CAR T细胞治疗试验中，患者由于胆管上皮细胞上碳酸酐酶IX水平较低而出现肝毒性；通过预先给予阻断抗体，可以减少“非肿瘤”毒性的严重程度。避免“靶上非肿瘤”毒性的策略目前旨在增加肿瘤选择性，并以空间和时间的方式限制CAR活性。T细胞给药的替代途径可能是避免通过血液系统分布大量CAR T细胞的选项。通过内窥镜或胸膜内或腹膜内应用局部CAR T细胞给药，在肿瘤部位提供高剂量的CAR T细胞，并在一定程度上避免了非肿瘤毒性。然而，这种应用是有限的，因为在大多数情况下，肿瘤病变无法接触或肿瘤广泛扩散。 12.3.“靶外非肿瘤”毒性 大多数过去工程化的CAR在细胞外部分包含IgG1 CH2CH3结构域作为间隔区，这可能会与Fcγ受体（FcγR）（CD64）结合，从而激活NK细胞和巨噬细胞等先天细胞。尽管到目前为止在临床上并不突出，但理论上可以通过删除IgG1 CH2结构域或突变FcγR结合位点内的Asn297来减少风险。替代间隔区包括IgG4 Fc结构域或细胞外CD8结构域。 第三代曲妥珠单抗衍生的CAR T细胞靶向ErB2导致可能由于急性呼吸窘迫综合征和CRS导致的致命的心肺衰竭。同样，在用EGFR变体3特异性CAR T细胞和CEA特异性CAR T细胞治疗时记录了肺水肿，而没有直接证据表明CAR T细胞攻击肺上皮。由于使用针对同一目标的不同表位或传递不同信号的CAR可能产生显著不同的毒性，因此毒性概况更加复杂，例如，使用来自FRP5抗体的第二代ErB2 CAR的T细胞在肉瘤患者中并未诱导靶外非肿瘤毒性。 12.4.改善CRS的策略 基本上，当CRS在临床上显著时，需要对CAR T细胞进行下调或去激活；瞬时CAR表达、“关闭开关”和“自杀开关”是常用工具。 当存在严重CAR T细胞相关毒性的重大风险时，瞬时CAR表达可能有益。RNA转移产生瞬时表达的CAR。CAR在T细胞表面存在数天，并在目标细胞结合时介导有效的T细胞激活，然而，随着RNA降解和T细胞扩增时RNA稀释，CAR表达会下降。这种RNA修饰的T细胞在试验中显示出一些虽短暂但有效的效果。然而，由于CAR T细胞迅速清除，其缺点是短期效果。 然而，永久性修改的CAR T细胞需要在毒性不受控制的情况下主动消除这些细胞的策略。大剂量脉冲治疗类固醇在应用碳酸酐酶IX特异性CAR T细胞后停止了自身免疫。虽然这是非选择性地清除激活的T细胞，但可以通过特定靶向更有选择性地消除CAR T细胞。CAR结合域基本上也可以通过抗独特型抗体进行靶向，以诱导CAR T细胞的溶解性消除。通过给予识别细胞外CAR结构域中整合的表位的消耗性、FDA批准的抗体，也可以实现CAR T细胞的消耗。例子包括使用利妥昔单抗来消耗具有CD20表位或模拟表位的CAR T细胞，或使用西妥昔单抗来消耗具有EGFR表位的CAR T细胞。是否能够迅速实现足够的CAR T细胞清除以逆转正在进行的CRS，还有待在临床情况下证明。 诱导凋亡的CAR T细胞消除似乎是这种情况下更快速的解决方案。转基因脲酶-9（Cas9）与FKBP1A相连，在系统应用原本惰性的小分子AP1903后，会在工程化CAR T细胞中诱导凋亡，该分子促进二聚体化和激活诱导性Cas9（iCas9）。这种策略是有效的，因为供体T细胞介导的GvHD可以在实验系统中通过iCas9介导的T细胞凋亡在一小时内停止。 与其消除CAR T细胞，不如通过整合模块控制细胞表面的CAR。CAR被设计为融合蛋白，整合了一个自切割降解结构域，该结构域被可以被特定蛋白酶抑制剂特异性阻断的蛋白酶反向调节。在蛋白酶存在的情况下，产生的CAR融合蛋白从连接的降解结构域分离并表达在细胞表面；抑制蛋白酶导致CAR降解和缺乏表面表达。 CAR也可以通过添加酪氨酸激酶抑制剂dasatinib来降低其表达或调节其信号强度，该抑制剂可以迅速且可逆地阻断Lck激活；从而在小鼠模型中减少CRS的严重程度。该策略的好处是，只要存在dasatinib，CAR T细胞的信号强度就会减弱，但不会被清除；然而，该策略仍需临床验证。 需要进一步开发以降低细胞因子介导毒性风险的CAR。调节信号强度的一个关键是CAR共刺激。CD28-ζ CAR更快地诱导T细胞激活，并诱导更高的细胞因子释放、扩增和随后的耗竭，而4-1BB-ζ CAR则驱动较少的急性扩增，但具有较低的细胞因子水平，因此与严重CRS的风险较低。因此，4-1BB-ζ CAR可能更适用于肿瘤负荷和抗原密度高的患者，而CD28-ζ CAR可能需要用于肿瘤负荷低的情况。 降低CAR介导的T细胞激活的其他策略，例如，修改CD8跨膜和铰链区域，从而降低ICANS或高于1级CRS的风险。作为一种替代策略，“通用”CAR允许通过调整将CAR T细胞与目标细胞链接的适配器分子来动态控制T细胞激活。 13.CAR T细胞治疗的挑战 在过去的几年里，临床试验正致力于将CAR T细胞治疗确立为治疗几种类型的B细胞白血病和淋巴瘤；然而，在治疗其他恶性疾病的方面，仍然存在重大障碍。 13.1.如何选择最佳的肿瘤选择性抗原作为靶标？ 在CAR T细胞治疗中，肿瘤靶向的选择性对于长期兼容性至关重要。大多数可靶向的肿瘤相关抗原并不具有肿瘤选择性，这增加了CAR T细胞疗法中诱导靶上非肿瘤毒性的风险。肿瘤特异性的表面蛋白突变或肿瘤相关糖基化变体如Muc1或Muc16是罕见的。然而，有些抗原虽然由健康组织表达，但似乎是安全的靶标。例如，癌胚抗原（CEA，CD66e）严格表达在胃肠道和肺部健康上皮的腔面，而在癌细胞上以去极化方式表达。系统性应用CEA特异性CAR T细胞（NCT01212887, NCT02349724）和通过肝动脉输注局部给药的抗CEA CAR T细胞（NCT01373047）在减缓肿瘤进展的同时，并未诱发治疗相关结肠炎。其他如ErB2等抗原可能在高表达ErB2的肿瘤细胞被选择性靶向时是合适的靶标，同时保留中低表达的健康细胞。 为了增加肿瘤选择性，优先考虑靶向一组抗原模式而不是单一特定抗原。技术上，在同一T细胞中共表达两种具有不同特异性的CAR，以在两种CAR同时结合它们相应的抗原时仅诱导完全的T细胞激活；一种CAR提供主要信号，另一种CAR提供共刺激信号，从而仅在存在两种抗原的情况下补充完全T细胞激活所需的信号。该策略需要一个弱的主要信号，以避免在存在一种抗原的情况下进行一些基本的CAR T细胞激活，以及一个强的共刺激信号以驱动完全的T细胞激活。 为了在结合健康细胞时阻断CAR T细胞激活，与激活性CAR共表达具有细胞内PD-1或CTLA-4信号传导的抑制性CAR（iCAR）。iCAR识别健康细胞上存在但在癌细胞上不存在的抗原。因此，仅在结合缺乏iCAR识别的抗原的目标细胞时才发生CAR T细胞激活。 有些抗原在癌细胞上的表达水平高于健康细胞；“亲和力调节”CAR结合域可能有助于区分这两种组织。虽然在临床前模型中证明了可行性，但癌细胞可能通过下调相应抗原来逃避监视。亲和力调节的治疗窗口狭窄，因为增加亲和力可能导致识别健康细胞，如GD2特异性CAR在实验模型中诱发致命性脑炎。 13.2.如何优化CAR结构？ 目前临床评估中的大多数CAR基于近二十年前设计的原型CAR结构。临床前研究表明，对于每种抗原，特定CAR需要针对目标抗原表位、结合亲和力、间隔区长度以及信号传导和跨膜结构域等进行优化。由于各组分之间复杂的依赖性，目前无法预测特定抗原的最佳CAR组成。例如，结合亲和力和目标表位的位置为靶向高抗原负载的癌细胞同时保留低抗原负载的健康细胞提供了狭窄的亲和力窗口。 13.3.如何在CAR T细胞治疗后建立长期癌症控制？ 尽管在儿童B-ALL中可以高频率诱导完全缓解，但约40%的白血病患者在持续存在CAR T细胞的情况下仍然复发。多种原因导致复发频率高，包括整个CD19分子的丢失或表达缺乏目标外显子2的CD19异构体，从而使其对CAR T细胞不可见。在CD19 CAR治疗后，B-ALL的两个案例中通过转换为CD19阴性的髓系谱系丢失CD19。在这种情况下，靶向对癌细胞存活至关重要的抗原将是一个理想的策略。由于这样的抗原通常不可用，通过双特异性CAR共靶向第二种抗原（例如CD20或CD22）可能会增加对白血病细胞的治疗压力。在实体瘤中这种情况更为重要，因为它们在抗原表达上通常表现出深刻的异质性；在初始肿瘤消退后的早期肿瘤复发可能是由于选择抗原丢失的癌细胞。这些癌细胞可能以抗原非依赖性方式被先天免疫细胞反应识别和消除。为了吸引和激活先天细胞并启动更广泛的免疫反应，CAR T细胞在实验模型中被赋予了诱导释放转基因IL-12的能力，使抗肿瘤攻击更有效。有一些迹象表明，结合抗原依赖性和非依赖性免疫反应可能在长期内控制肿瘤。 13.4.哪种T细胞亚群提供长期肿瘤控制？ 临床前模型表明，具有增强扩增能力和长期持久性的原始或早期中央记忆T细胞是过继治疗最合适的细胞。沿着这条线，CD62L+记忆T细胞似乎表现出优越的性能。发现中央记忆干细胞（TSCMs），这是CD62L+中央记忆T细胞库的一部分，具有非凡的扩增潜力，激发了对这些细胞进行过继细胞治疗的探索。人们对识别和调节干细胞样T细胞形成和维持的因素和调控网络越来越感兴趣，因为这些细胞在过继转移到患者后似乎对长期治疗效果至关重要。另一种策略是基于预测性地诱导T细胞成熟。例如，4-1BB共刺激在年轻T细胞中启动中央记忆T细胞反应，这与CD28 CAR T细胞表现出更短暂的效应细胞反应形成对比。另一方面，更成熟的阶段的细胞在大多数肿瘤所在的外围显示出优先积累。然而，这些细胞需要不同的共刺激信号，即优先迁移到外围的CCR7− T细胞从联合CD28-OX40共刺激中受益。特定T细胞亚群的功能能力也可以通过与激酶抑制剂的联合治疗来调节；ibrutinib，一种布鲁顿酪氨酸激酶（BTK）抑制剂，降低了PD-1和CAR T细胞的耗竭，从而增加了持久性和抗肿瘤活性。 13.5.如何使CAR T细胞制造适应日益增长的患者数量？ 目前，大多数CAR T细胞由专门的GMP设施生产，冷冻并运送到患者的医院。生产越来越多的细胞产品将使当前程序达到极限，特别是当及时需要数千个自体细胞产品时。在医院内（半）自动化、完全控制和完全封闭系统的分散制造是解决这种情况的首选概念之一。这也将需要在制造过程中高度标准化，并避免血液和细胞产品运输中的复杂物流。作为另一种概念，一个高度专业化的、集中的生产设施，具有多个并行的自动化制造过程，可能作为患者细胞产品的区域供应商。 另一个限制是由患者自体T细胞治疗的需要设定的；对于每位患者来说，“通用”供体将使治疗在多个方面更容易。一个包含不同工程化CAR的“通用”供体T细胞产品库将在临床应用中提供更大的灵活性，根据患者的具体情况。此外，扩大生产规模将使更多的患者能够使用CAR T细胞产品。正在努力生成可以应用于众多患者的这种“通用”T细胞。这需要使CAR T细胞对宿主免疫细胞“隐形”，缺乏对患者健康组织的异体反应性，同时保留CAR介导的抗肿瘤活性。在这种情况下，通过基因组编辑技术获得的MHC缺陷、CAR修饰的病毒特异性T细胞和TCRα敲除T细胞，目前正在开发作为“现成的”或“第三方”细胞产品，GvHD风险低。CAR基因插入TCRα位点一步实现CAR的遗传工程和TCR表达的废除。编辑MHC I类以防止宿主识别和排斥供体T细胞可能通过NK细胞诱导消除，并不防止MHC II类介导的排斥。然而，目前探索的所有基因编辑程序在某种程度上都容易受到非目标修饰的影响，因此与意外的突变风险相关。该领域发展迅速，首次使用异体CAR T细胞治疗B细胞恶性肿瘤和实体瘤的试验已经启动。 13.6.如何平衡CAR T细胞的疗效和副作用？ 目前，一些CAR T细胞治疗与高风险的严重副作用相关，可能需要重症监护住院治疗。尽管各种CAR T细胞协议和治疗程序不同，并且没有在比较性的临床环境中进行评估，但一些临床管理规则变得明显。例如，CRS的早期诊断、分级和临床管理将标准化，建立共识的治疗方案。在毒性不受控制的情况下，可以通过各种手段选择性地和迅速地消除CAR T细胞。通过添加二聚体化剂AP1903二聚体化转基因诱导的脲酶-9（iCasp9），在30分钟内消除超过90%的T细胞。或者，通过给予针对CAR结构域或共表达表位的抗体，诱导抗体依赖性细胞毒性（ADCC）清除循环中的CAR T细胞。免疫介导的CAR T细胞消除的缺陷仍然是，癌症患者的潜在功能障碍免疫系统可能通过ADCC消除CAR T细胞的能力有限。 13.7.我们是否需要针对每种癌症类型的特定预处理？ 在大多数试验中，患者在过继T细胞治疗前接受非清髓性淋巴细胞减少，使用氟达拉滨和环磷酰胺；这种预处理的理由是暂时提供“空间”和细胞因子，以实现转移的CAR T细胞在体内的充分扩增。淋巴细胞减少还通过免疫调节提供抗肿瘤效果，因为它耗尽抑制细胞，并在肿瘤破坏时释放肿瘤相关抗原到免疫系统。尽管目前的预处理方案基本上是有效的，但基本方案可能需要针对每种癌症实体进行调整。例如，用于治疗Her2+肿瘤的调节方案通过应用nab-紫杉醇来耗尽间质性基质，并促进Her2呈递，并通过应用环磷酰胺耗尽Treg和MDSC，用于胆道和胰腺癌的修改。另一方面，预处理在CAR T细胞治疗的背景下可能具有高度毒性，通过诱导脑水肿和神经系统毒性，特别是在最近的一项试验（NCT02535364）中观察到的氟达拉滨治疗后。 13.8.如何激活免疫网络以诱导广泛的炎症性抗肿瘤反应？ CAR T细胞作为“活药”，越来越成为在目标器官产生和释放生物活性化合物的“活工厂”。使用CAR T细胞作为工厂的合理性基于实验肿瘤模型的证据，即宿主免疫系统在肿瘤排斥中起着重要且必要的作用，这使得在目标肿瘤组织内产生免疫刺激性条件成为必要。释放IL-12的CAR T细胞（IL-12 TRUCKs）可以通过吸引和激活M1型巨噬细胞来在肿瘤组织中诱发免疫反应，这些巨噬细胞可以消除CAR T细胞未能识别的癌细胞。其他具有特定影响局部免疫环境的细胞因子也可以使用；释放IL-18的CAR T细胞增加了肿瘤相关CD206+ M1型巨噬细胞和NKG2D+ NK细胞的数量，并减少了如Treg细胞、CD103+树突细胞和M2型巨噬细胞等抑制细胞。目前正在试验中探索使用靶向PD-1的检查点阻断，以激活CAR T细胞和浸润性淋巴细胞（NCT02650999）；其他检查点的阻断或组合，以重新激活肿瘤内源性免疫细胞，同样值得进行临床探索。 14.CAR T细胞用于其他疾病的治疗 将T细胞激活重定向的CAR不仅限于靶向癌细胞，还可以用于靶向任何由目标抗原定义的细胞。通过抗Dsg3 CAR靶向记忆B细胞的CAR T细胞被设计用来消除导致天疱疮病理的细胞。通过识别MHC呈递的自身抗原的CAR T细胞靶向自反应性T细胞。CAR被工程化以靶向病毒感染的细胞，如乙型肝炎病毒、丙型肝炎病毒、巨细胞病毒和HIV感染的细胞。源自Dectin-1的CAR T细胞被用于破坏真菌Aspergillus的发芽。实验模型暗示，CAR重定向的Treg细胞可用于促进自身免疫疾病如结肠炎、过敏性哮喘和移植物抗宿主病的免疫耐受治疗，通过靶向HLA。最近，通过识别心脏成纤维细胞激活蛋白（FAP）的CAR T细胞靶向心脏纤维化，该蛋白在心肌损伤重塑时由心脏成纤维细胞高度表达。采用FAP特异性CAR的T细胞过继转移减少了心脏纤维化并恢复了小鼠的损伤后功能。该报告暗示CAR T细胞作为“活药”，在治疗目前疗法非常有限的心脏病中消除激活的心脏成纤维细胞。CAR T细胞用于治疗非恶性疾病其他应用的临床前开发正在进行中。 要点 采用嵌合抗原受体（CAR）重定向的T细胞的过继细胞治疗在某些血液学恶性肿瘤中取得了显著的治疗效果；然而，在其他疾病中的治疗效力仍然有限。 CAR是由结合域、跨膜域和细胞内信号传导域组成的模块化、重组的跨膜分子，用以激活工程化细胞。最佳分子设计需要通过变化组成域在每种情况下探索。 原型CAR设计可以通过使用各种靶向和信号传导元件进行修改，使CAR更加通用。此外，各种免疫细胞可以通过CAR重定向，提供方便的治疗细胞。 CAR T细胞治疗经常与毒性相关，这些毒性可以通过同时进行的治疗、改变CAR设计和靶向替代抗原来减少靶上非肿瘤毒性来减轻。 通过共同激活广泛的免疫反应、共同靶向肿瘤基质、癌症干细胞和其他与肿瘤相关的结构，可以提高CAR工程化免疫细胞的抗肿瘤效力。 生产CAR T细胞产品仍然具有挑战性，为所有患者提供个性化治疗；正在努力为广泛的患者群体制造异体细胞产品“现成”。 下章预告：抗体关键特性的改进 往期内容： 第二章：抗体：发现及特性的历史 第三章：单克隆抗体和杂交瘤细胞 第四章：抗体展示系统 第五章：转基因动物用于产生人类抗体 第六章：抗体在治疗、诊断和科学中的应用 第七章：双特异性抗体 第八章：抗体偶联药物 第九章：替代性结合框架：用于基础研究和治疗应用的多功能结合剂 为促进抗体行业的交流与创新，2024年10月16-17日第七届金秋十月抗体产业发展大会如约而至。会议旨在为研究人员提供一个互动交流的平台，有助于推动抗体产业的进一步发展。 会议内容 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