【細胞科普】關(guān)于CAR-T細胞概述

從結(jié)構(gòu)上看，CARs 主要由三部分功能區(qū)域組成，包括胞內(nèi)結(jié)構(gòu)域、跨膜結(jié)構(gòu)域和 胞外結(jié)構(gòu)域。

1. 胞內(nèi)結(jié)構(gòu)域由共刺激結(jié)構(gòu)域（Costimulatory Domain）和信號轉(zhuǎn)導(dǎo)結(jié)構(gòu)域（Signaling Domain）組成。共刺激結(jié)構(gòu)域主要包括 CD28 受體家族（CD28）或腫瘤壞死因子受體家族（4-1BB、OX40、CD27）。共刺激結(jié)構(gòu)域的主要功能為協(xié)同刺激分子和活化細胞內(nèi)信號，使T細胞持續(xù)增殖并釋放細胞因子，提高T細胞的抗腫瘤能力。如4-1BB ?共刺激域可促進線粒體生成，增強T細胞的呼吸作用和脂肪酸氧化，抗原刺激后，CAR-T會優(yōu)先分化為中央記憶T細胞。信號傳導(dǎo)結(jié)構(gòu)域通常為T細胞受體 TCR/CD3ζ，可發(fā)揮 T細胞信號轉(zhuǎn)導(dǎo)功能。

2. 跨膜結(jié)構(gòu)域?qū)AR的細胞外結(jié)構(gòu)域和細胞內(nèi)結(jié)構(gòu)域連接，并將受體錨定于T細胞膜上，常用的跨膜結(jié)構(gòu)域來源于CD4、CD8α、CD28和CD3ζ。

3. 胞外結(jié)構(gòu)域主要由抗原識別結(jié)構(gòu)域和鉸鏈區(qū)構(gòu)成。抗原識別結(jié)構(gòu)域可識別腫瘤相關(guān)抗原（TAA），主要采用 scFv。單鏈抗體scFv（Single Chain Variable Fragment）是由抗體重鏈可變區(qū)（VH）和輕鏈可變區(qū)（VL）通過10-25個氨基酸組成的柔性短肽（linker）連接而成，是較小的重組抗體形式（約27kDa），不但保留了原始免疫球蛋白對抗原的特異性，而且增強了腫瘤穿透力。但目前CAR-T細胞常用的scFv源于小鼠，可能增加排斥反應(yīng)或抑制物抗宿主病的風(fēng)險。鉸鏈區(qū)連接scFv和跨膜結(jié)構(gòu)域，研究表明CAR-T細胞活化與鉸鏈區(qū)長度有關(guān)，例如當抗原表位不可接近時，使用更長的鉸鏈區(qū)可以使scFv克服空間位阻，有效結(jié)合抗原。

CARs 根據(jù)其胞內(nèi)共刺激結(jié)構(gòu)域可分為五代，但上市的 CAR-T 細胞療法普遍為二 代 CAR-T：

第一代僅由胞外結(jié)構(gòu)域、跨膜結(jié)構(gòu)域和胞內(nèi)信號轉(zhuǎn)導(dǎo)結(jié)構(gòu)域組成，但由于缺少共刺激信號的刺激，無殺傷功能或殺傷功能較弱，體內(nèi)存活時間短；

第二代CAR-T具有1個獨特的4-1BB或CD28或OX40分子共刺激結(jié)構(gòu)域，增強了來自TCR-CD3復(fù)合物的“信號一，”T 細胞增殖能力和殺傷毒性提升。但研究發(fā)現(xiàn)CD28作為共刺激分子時，T細胞殺傷作用強但持續(xù)時間短；而4-1BB作為共刺激分子時，持續(xù)時間長但殺傷能力有限。目前臨床普遍使用第二代CAR-T細胞，并已顯示出較好的臨床療效。

目前，以4-1BB作為共刺激分子的CAR-T產(chǎn)品漸漸成為主流。2016年，Juno公司的JCAR015Ⅱ期臨床試驗因5名白血病患者在接受該療法后出現(xiàn)神經(jīng)毒性癥狀死亡而被美國FDA叫停。JCAR015的失敗主要源于CD28共刺激域，CD28盡管可以快速刺激CAR-T細胞在體內(nèi)擴增，但同時使CAR-T細胞快速耗竭，而且大量的擴增迅速提升了藥物的風(fēng)險，最終大大增加了藥物的使用風(fēng)險。

第三代CAR-T包含兩個或更多個共刺激結(jié)構(gòu)域的分子，有望進一步提升基因工程T淋巴細胞的活性和效力。但一些研究發(fā)現(xiàn)，第三代 CAR-T細胞的臨床表現(xiàn)并未優(yōu)于第二代CAR-T細胞，甚至劣于第二代CAR-T細胞；

第四代CAR-T在第二代的基礎(chǔ)上增加表達特定的細胞因子（IL-12、IL-2 等），也稱為“TRUCK”細胞，可在激活時分泌相應(yīng)的細胞因子。IL-12是在局部腫瘤病變中吸引先天免疫細胞（巨噬細胞和 NK 細胞）的重要策略，第四代CAR-T細胞通過CRISPR技術(shù) 分泌IL-12可吸引NK細胞和巨噬細胞浸潤到腫瘤部位，進一步增CAR-T細胞的有效性。

第五代CAR-T細胞通過敲除內(nèi)源性T細胞受體（TCR）和白細胞抗原Ⅰ類分子（HLA），既降低異體移植時的免疫排斥反應(yīng)，也避免了異體T細胞對宿主器官的免疫攻擊（GvHD）。

第一、二、三、四代CAR-T 細胞示意圖

1、CAR-T細胞能夠以非MHC限制性的方式識別和殺傷腫瘤細胞，不需要抗原 遞呈，靶向性克服免疫逃逸，顯著延長患者生存期；

2、CAR-T療法注入的活細胞能夠在患者體內(nèi)增殖，與化學(xué)藥物和生物制劑相比 ， CAR-T細胞可以在患者體內(nèi)維持長達數(shù)周或數(shù)月，減少了患者的用藥頻次，有望減少因劑量和給藥頻次導(dǎo)致的副作用，更好提升患者的治療耐受性。

3、CAR-T療法可通過與專門設(shè)計的CAR結(jié)構(gòu)融合，適應(yīng)多種腫瘤相關(guān)靶點，? 更加精準地消滅擁有特定TAAs的癌細胞，避免殺死其他健康細胞。

4、CAR-T療法一般僅須單次給藥，傳統(tǒng)的化療或單克隆抗體藥物需要經(jīng)過多個治療周期（一般為六至八個周期）長達數(shù)月的治療。

1、在CAR-T療法中，由于T 細胞在短期內(nèi)大量被活化，細胞因子的釋放短時間內(nèi)呈爆發(fā)式增長，導(dǎo)致細胞因子釋放綜合征（CRS）、巨噬細胞活化綜合征等嚴重不良反應(yīng)。此外，神經(jīng)毒性是CAR-T療法的另一嚴重毒副作用，臨床癥狀包括幻視、譫妄、言語障礙癥等，臨床上常使用托珠單抗（IL-6 受體抑制劑）或糖皮質(zhì)激素予以治療。

2、目前獲批上市的CAR-T療法局限于血液腫瘤的治療，靶向B淋巴細胞上的特異性抗原（如 CD19 和 BCMA）。CAR-T療法尚未覆蓋實體瘤的關(guān)鍵原因在于相關(guān)腫瘤 靶點（TAAs）除了在腫瘤細胞表面表達外，在健康細胞表面同樣表達，而靶向B淋巴細胞的CAR-T療法一個常見的副作用是健康B細胞的清除，但由于CD19在大多數(shù)正常組織中不存在，僅在正常細胞表面存在，即使被清除后患者也可以通過終生注射丙種球蛋白提升免疫力，因此安全性較高。