萬字長文，CAR-T細胞療法綜述

引言

免疫系統是人類抵御疾病的重要屏障，而T細胞則是這一系統中的精銳部隊。在過去的數十年間，科學家們不斷探索如何利用和改造T細胞來對抗疾病，最終孕育出了一項革命性的治療技術——嵌合抗原受體（CAR）T細胞療法。這項技術通過基因改造患者自身的T細胞，使其能夠識別并消滅特定的靶細胞——在癌癥治療中，這些靶細胞是表達腫瘤抗原的惡性細胞；在自身免疫性疾病中，則是驅動自身免疫反應的致病性B細胞或抗原提呈細胞。

自2017年首次獲得臨床批準以來，CAR T細胞療法已成為重新定向免疫反應對抗癌癥的最強有力手段之一?；跀凳陙碓赥細胞生物學和合成免疫工程領域的基礎發現，CAR T細胞療法已經改變了B細胞惡性腫瘤的治療格局，使B細胞白血病、淋巴瘤和多發性骨髓瘤患者獲得了持久的緩解。如今，下一代CAR設計正在將這一方法的適用范圍擴展到自身免疫性疾病和實體腫瘤?；蚓庉?、異體生產和體內遞送方面的創新正在改善CAR T細胞療法的可擴展性、安全性和可及性。

一、CAR-T的里程碑發現

T細胞的發現與分類

T細胞的發現可以追溯到20世紀60年代初。Jacques Miller通過新生小鼠胸腺切除術實驗證實了T細胞作為胸腺衍生淋巴細胞的獨特身份，揭示了它們在適應性免疫中的關鍵作用。后續研究進一步確立了胸腺對細胞免疫和體液免疫都不可或缺的地位，并發現兩種不同的淋巴細胞譜系來源于不同的器官：T細胞來自胸腺，B細胞則來自鳥類法氏囊（哺乳動物則為骨髓）。

在隨后的幾十年里，T細胞被劃分為“輔助性”亞群和“殺傷性”亞群——前者負責激活其他免疫細胞，后者則直接發揮細胞毒性作用殺死靶細胞。這一分類基于CD4和CD8細胞表面標志物的鑒定。

MHC限制性的發現

T細胞識別抗原的方式具有獨特的選擇性。Rolf Zinkernagel和Peter Doherty通過淋巴細胞性脈絡叢腦膜炎病毒感染的小鼠模型，發現細胞毒性T淋巴細胞僅在與靶細胞具有相同MHC單倍型時才能裂解被病毒感染的細胞。這一重大發現被稱為MHC限制性，并由此提出了“改變自我”假說，認為T細胞將抗原-MHC復合物視為一個整體進行識別。隨后的研究證實了抗原被加工成肽段并由MHC分子呈遞，以及T細胞的特異性取決于獨特的肽-MHC結構。

T細胞受體的發現與克隆

20世紀80年代初，單克隆抗體和T細胞雜交瘤技術的發展使得T細胞受體（TCR）的生化表征成為可能。1982年，James Allison及其同事在小鼠T細胞上鑒定出一個二硫鍵連接的糖蛋白異二聚體，認為是假定的抗原特異性TCR，并顯示其具有結構異質性，提示同時存在恒定區和可變區。此后不久，研究人員在人T細胞上發現了與不變的CD3復合物非共價結合的克隆獨特的αβ異二聚體。平行研究確認了小鼠中存在類似的αβ糖蛋白，共同確立了TCR-CD3復合物是抗原識別的核心介導者。

1984年，Tak Mak和Mark Davis的研究組獨立克隆了編碼T細胞特異性亞基的cDNA，首次提供了TCR基因的分子證據。兩個研究組都從T細胞構建了cDNA文庫，并使用B細胞mRNA進行減數雜交以分離T細胞特異性序列。Davis小組證明了T細胞中存在與免疫球蛋白類似的可變區、連接區和恒定區，而Mak小組則鑒定并測序了編碼與抗體輕鏈同源的蛋白質的T細胞特異性cDNA。后續分析確認這些cDNA編碼了TCR β鏈，隨后α鏈、γ鏈和δ鏈也相繼被克隆。同時，研究還證明了TCR與不變的CD3復合物（由γ亞基、δ亞基、ε亞基和ζ亞基組成）非共價結合。最終，這些發現定義了TCR-CD3復合物作為一個八聚體信號單元——包含TCR αβ、CD3 εγ、CD3 εδ和CD3 ζζ——在抗原識別中處于核心地位。

共刺激信號的發現

平行研究發現了T細胞激活需要共刺激信號。CD28（最初稱為Tp44）被鑒定為T細胞上的主要共刺激受體，與TCR-CD3信號協同作用，其配體后來在抗原提呈細胞上被發現。這些發現促成了使用抗CD3和抗CD28抗體進行T細胞體外增殖的方案，并最終導致了免疫檢查點分子如CTLA4的鑒定以及徹底改變了癌癥治療的免疫檢查點阻斷免疫療法。

二、CAR T細胞的工程化發展

第一代CAR T細胞

對TCR結構和信號傳導的深入了解，以及CD3復合物組分的分子克隆，為理性的TCR工程開辟了道路。1986年的一項里程碑式研究顯示，將TCR基因轉染到細胞毒性T細胞中可以賦予其抗原特異性識別能力。2000年的另一項重大進展表明，通過靶向誘變互補決定區可以增強TCR的親和力，這對于癌癥治療尤為重要，因為許多腫瘤抗原是自身來源的，由于高親和力T細胞在胸腺陰性選擇中被清除，天然產生的T細胞應答通常是低親和力的。

將T細胞工程化的努力很快擴展到合成嵌合受體的構建。三個獨立的研究組通過將CD3ζ的胞內信號結構域融合到CD8、CD4或IL-2受體α鏈的胞外結構域，構建了嵌合受體。通過在Jurkat T細胞和細胞毒性T淋巴細胞系中表達這些合成構建體，他們證明了配體結合和受體交聯可以觸發T細胞激活的標志性事件。

后續，Eshhar研究組引入了一個關鍵里程碑——將單鏈可變片段與CD3ζ或FcεRIγ等胞內信號結構域融合。這種scFv形式中，抗體重鏈和輕鏈的可變區通過柔性肽接頭連接，至今仍是合成抗原受體設計的主要構件。基于這一概念，Eshhar團隊及其他研究人員創建了針對HER2（在許多腫瘤中過表達）的scFv，從而制造了通過單個多肽實現抗原特異性、MHC非依賴性T細胞介導的腫瘤靶向的原型。Eshhar團隊進一步將這一概念擴展到腫瘤浸潤淋巴細胞，使用基于scFv的合成受體，將TIL的特異性重新定向到半抗原標記的細胞或人卵巢癌細胞系。隨后使用了人卵巢癌小鼠模型或同基因小鼠肉瘤模型進行了腫瘤特異性TIL的體內驗證。早期研究共同證實了T細胞對抗原的特異性可以通過工程化受體在雜交瘤以及原代人T細胞和小鼠T細胞中重新定向到預定靶標。這些合成受體最初被Eshhar團隊稱為“T-body”，后來被稱為“免疫受體”，現在正式確認為第一代CAR。

第二代CAR T細胞

第一代CAR T細胞驗證了基因重定向T細胞特異性以MHC非依賴性方式靶向明確抗原的概念。然而，盡管CD3ζ被發現是優于FcεRIγ的信號傳導部分，但進一步研究表明，僅包含CD3ζ作為信號結構域的CAR只能提供次優的T細胞活化和有限的抗腫瘤功效。隨著對T細胞共刺激的深入了解，研究人員開始將共刺激結構域整合到CAR構建體中以增強T細胞增殖、存活和效應功能。

多個研究組在20世紀90年代末和21世紀初開發了在同一受體中結合CD3ζ和CD28信號結構域的“第二代”CAR。與僅含CD3ζ的CAR相比，在CAR中包含CD28結構域顯著增加了Jurkat T細胞的活化和IL-2產生，且這種積極效應是抗原特異性的并依賴于激酶PI3K的活性。

除CD28外，其他共刺激分子的鑒定進一步擴展了CAR的設計可能性，4-1BB（也稱為CD137）作為CD28的突出替代物出現。2004年初，含有4-1BB的第二代CD33靶向CAR的增強效應功能被報道。同年晚些時候，靶向CD19（在B細胞發育的幾乎所有階段都表達）的含4-1BB的CAR在體外顯示出對白血病細胞系的活性。這項開創性工作在人白血病免疫缺陷異種移植小鼠模型中進行了進一步的臨床前開發，并最終轉化為目前獲批用于臨床的少數CAR T細胞產品之一。其他共刺激結構域，包括CD27、ICOS和OX40，也已被整合到第二代CAR中，但它們的臨床進展落后于更廣泛驗證的含CD28和含4-1BB的平臺。

第二代CAR的比較研究強調了共刺激結構（CD28或4-1BB）的選擇如何塑造T細胞功能、代謝和命運。CD28-CD3ζ CAR的特征是快速激活，導致強大的腫瘤細胞溶解和強烈的細胞因子分泌。相比之下，4-1BB-CD3ζ CAR啟動更漸進的激活程序，隨著時間的推移支持T細胞持久性和記憶形成。這些差異還影響抗原非依賴性緊張性信號傳導和T細胞中的代謝編程，4-1BB有利于氧化代謝和中央記憶分化。在機制上，CD28主要通過PI3K-AKT、NF-κB、NFAT和AP-1途徑發出信號，而4-1BB通過TRAF介導的MAPK和NF-κB級聯激活發出信號。這些對共刺激信號的洞察為第二代CAR的臨床轉化奠定了基礎，最終促成了基于CD28和基于4-1BB的CAR T細胞療法的臨床批準。

第三代CAR T細胞

為了進一步增強CAR T細胞的效力和持久性，第三代CAR T細胞被設計為結合兩個共刺激結構域，最常見的是CD28和4-1BB。靶向間皮素且同時具有CD28和4-1BB共刺激結構域的CAR T細胞在人間皮瘤免疫缺陷小鼠模型中高效地根除了大型已建立腫瘤。其他共刺激分子的組合也已被研究，包括CD28和OX40、ICOS和4-1BB以及MYD88和CD40。然而，盡管其增強的信號設計，第三代CAR在臨床采用方面落后于第二代CAR，這主要是由于其不一致的臨床前療效、在血液系統惡性腫瘤中相對于第二代CAR的有爭議的臨床獲益以及對細胞因子毒性和過早T細胞耗竭的擔憂增加。

第四代CAR T細胞

CAR T細胞工程的最新進展聚焦于通過誘導性細胞因子表達來增強抗腫瘤效力；這些細胞通常被稱為裝甲CAR T細胞、TRUCKs或第四代CAR T細胞。這些策略旨在克服常規CAR T細胞療法的局限性，特別是在實體瘤中，通過提供定位的、激活依賴性的細胞因子釋放來改善T細胞持久性、功能和適應性，并調節腫瘤微環境。

下一代CAR T細胞

第五代或下一代CAR T細胞利用合成生物學工具來增強靶向精度、效力和安全性。這些設計包含合成受體、邏輯門控和/或誘導性轉錄程序，允許上下文依賴性的T細胞行為調節，減輕T細胞耗竭并抵抗免疫抑制信號。在機制上，這些CAR通常通過工程化的胞內結構域或細胞因子受體支架，參與超越CD28或4-1BB的非經典信號通路。

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三、CAR T細胞的首次臨床試驗

CAR T細胞的早期臨床試驗探索了癌癥以外的應用，包括首個針對HIV的人體研究之一。在20世紀90年代臨床前工作的基礎上，研究人員用由抗原識別結構域——CD4（結合HIV gp120）或HIV gp41特異性scFv——融合到CD3ζ信號結構域組成的“通用TCR”工程化T細胞。這些構建體在體外以抗原特異性方式激活T細胞。一項隨后的臨床試驗在感染HIV的成人中測試了CD4-CD3ζ工程化T細胞，無論是否使用IL-2支持。該研究證明了工程化T細胞的長期持久性、歸巢到腸道相關組織以及局部的抗病毒活性，凸顯了抗原特異性T細胞基因治療的可行性，盡管系統性病毒載量沒有變化。2012年，三項CD4-CD3ζ CAR T細胞治療HIV的臨床試驗的長期隨訪報告顯示，它們持續存在超過十年，沒有載體誘導的永生化或克隆擴增的證據，并顯示了CAR T細胞長期治療應用的潛力。

CAR T細胞用于癌癥治療的最早臨床試驗于2006年報道，針對的是實體瘤。這些試驗面臨重大挑戰，包括在靶向碳酸酐酶IX的第一代產品治療腎細胞癌時出現的靶向-非腫瘤毒性報道，以及靶向葉酸受體的第一代產品治療卵巢癌時出現的CAR T細胞持久性差的問題。也有一些有希望的結果，例如2008年的工作顯示，用GD2靶向CAR工程化的Epstein-Barr病毒特異性CTL用于神經母細胞瘤治療，比非病毒特異性T細胞具有更高的持久性，輸注后安全，并在半數接受治療的患者中引起了腫瘤消退或壞死。

CAR T細胞在B細胞惡性腫瘤中的早期臨床試驗最初靶向CD19或CD20，但CD19由于其跨慢性淋巴細胞白血病、B細胞急性淋巴細胞白血病和B細胞淋巴瘤的廣泛表達以及有希望的臨床前數據而迅速成為首選靶點。CD19靶向CAR T細胞療法的顯著臨床進展由多個開創性團隊引領，包括Carl June團隊（4-1BB-CD3ζ CAR）、James Kochenderfer和Steven Rosenberg團隊（CD28-CD3ζ CAR）以及Renier Brentjens和Michel Sadelain團隊（CD28-CD3ζ CAR）。2010年，一名接受編碼FMC63-CD28-CD3ζ的CD19靶向CAR T細胞治療的晚期濾泡性淋巴瘤患者實現了部分緩解和長期B細胞再生障礙性貧血，這是CD19靶向細胞療法產品臨床療效的最早報道之一。次年，使用靶向CD19的慢病毒4-1BB-CD3ζ CAR在CLL中報道了顯著的體內擴增和持久的緩解，最近報道了該隊列中兩名患者的十年緩解。

在兒科領域，一個重要的里程碑發生在2012年，當時Emily Whitehead成為第一個接受CD19靶向CAR T細胞治療的復發/難治性B-ALL兒童。她經歷了嚴重的CRS，成功使用托珠單抗（抗IL-6受體）治療，并實現了持續超過十年的持久緩解。2014年，30名接受CD19靶向CAR T細胞治療的難治性急性淋巴細胞白血病兒童和成人的完全緩解率高達90%，6個月無事件生存率為67%，總生存率為78%。

從2014年開始，幾種CAR T細胞產品獲得美國FDA的突破性療法認定。這一勢頭在2017年8月達到頂峰，FDA批準了諾華的tisagenlecleucel（4-1BB-CD3ζ CD19靶向CAR）用于兒童B-ALL，這是首個進入市場的CAR T細胞療法。

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四、CAR T細胞的進一步臨床成就

自2017年tisa-cel首次獲批用于兒童ALL以來，CAR T細胞療法已經深刻重塑了血液系統惡性腫瘤的治療格局。截至2026年4月，有七種靶向CD19或BCMA的自體產品獲批用于B細胞淋巴瘤、白血病和多發性骨髓瘤的多種適應癥：靶向CD19的產品包括tisa-cel、axicabtagene ciloleucel、brexucabtagene autoleucel、lisocabtagene maraleucel和obecabtagene autoleucel；靶向BCMA的產品包括idecabtagene vicleucel和ciltacabtagene autoleucel。

許多研究報告了這些試驗的長期結果，強調了CAR T細胞療法實現長期緩解的潛力，并在選定的患者中提供了治愈的可能性。在非霍奇金淋巴瘤和CLL中，隨訪24個月或更長時間的研究顯示客觀緩解率為44-94%，完全緩解率為20-88%。在兒童ALL中，5年隨訪顯示完全緩解患者的5年無復發生存率為49%，估計5年總生存率為55%。在成人ALL中，超過3年的長期隨訪顯示所有治療患者的中位總生存期為25.6個月，應答者為38.9個月。在多發性骨髓瘤中，33%的患者在使用cilta-cel后仍存活且無進展≥5年。這些研究確定了與持久應答相關的常見因素，包括實現深度初始應答、低基線腫瘤負荷、無結外受累、CAR T細胞群體的強力體內擴增以及先前的淋巴細胞耗竭化療。

CD19靶向和BCMA靶向CAR T細胞實現深度和持久B細胞耗竭的能力激發了它們在自身免疫性疾病中的重新利用，在這些疾病中，B細胞通過自身抗體產生、抗原呈遞和促炎細胞因子分泌參與發病機制。過去幾年迅速積累的臨床數據展示了CAR T細胞療法在自身免疫性疾病方面的前景。首個報道的病例是一名20歲的嚴重難治性SLE患者，對包括利妥昔單抗和貝利木單抗在內的多種免疫抑制療法無反應，在單次輸注自體CD19靶向CAR T細胞后實現了快速疾病緩解。重要的是，治療耐受良好，無CRS或神經毒性。在同一方案下治療的四名額外患者經歷了類似的結果：疾病活動性快速且持續下降，不良事件極少，同時致病性自身抗體水平恢復正常。

在其他治療抵抗性、B細胞驅動的自身免疫性疾病中也觀察到令人鼓舞的結果，包括系統性硬化癥、重癥肌無力、多發性硬化癥和抗合成酶綜合征，具有相似的安全性和有效性指標。最近，一項更新的病例系列發表了擴展隨訪數據，評估了15名難治性自身免疫性疾病患者中的CD19靶向CAR T細胞療法。CD19靶向CAR T細胞療法顯示出良好的安全性特征，沒有高級別CRS或神經毒性病例。值得注意的是，所有患者都經歷了顯著的臨床改善，同時迅速發生B細胞耗竭。

除CD19外，其他CAR T細胞靶點也已使用，例如BCMA用于耗竭漿母細胞和CD19陰性長壽命漿細胞。在5名進行性多發性硬化癥患者中，自體BCMA靶向CAR T細胞具有良好的安全性特征，僅限于低級別CRS和短暫的血細胞減少，并導致了臨床改善。治療導致中樞神經系統中漿細胞的耗竭、腦脊液中抗體水平降低、小膠質細胞活化減少和神經絲輕鏈水平降低，并伴有功能改善。一項BCMA靶向CAR T細胞用于全身性重癥肌無力患者的Ib/IIa期試驗早期結果顯示，治療耐受良好，導致了顯著改善，并在中位5個月的隨訪期內得以維持。有趣的是，一項最近的I期研究評估了自體CD19靶向和BCMA靶向CAR T細胞聯合輸注用于治療難治性SLE，顯示出高應答率，大多數患者臨床緩解，安全性特征可控。另一項研究雙靶向BCMA-CD19復合CAR T細胞用于SLE和狼瘡性腎炎的臨床試驗顯示出令人鼓舞的結果，具有有利的安全性特征，包括僅輕度CRS。在13名接受治療的患者中，疾病活動性在3個月內顯著下降。值得注意的是，9名患者實現了完全緩解且不需要持續的免疫抑制治療，10名患者經歷了腎功能的顯著改善。

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五、CAR T細胞使用面臨的挑戰

盡管CAR T細胞療法在B細胞惡性腫瘤和多發性骨髓瘤中取得了成功，但其在髓系惡性腫瘤、T細胞腫瘤和實體瘤中的臨床進展卻遇到了更多困難。在這些場景中，出現了共同的主題：真正腫瘤特異性抗原的稀缺以及由此導致的靶向-非腫瘤毒性；頻繁的抗原異質性或丟失；腫瘤微環境內的深度免疫抑制；以及CAR T細胞歸巢和持久性的障礙。

急性髓系白血病

CAR T細胞療法在AML中受到幾個挑戰的阻礙：靶抗原表達的異質性；白血病細胞和健康造血細胞之間靶抗原表達的重疊；以及免疫抑制性白血病微環境。許多抗原已在臨床前和臨床研究中被靶向，其中CD33、CD123和CLEC12A是研究最廣泛的。然而，靶向這些抗原的CAR T細胞療法的早期臨床試驗顯示緩解率適中且毒性顯著。在所有靶點中，血液學毒性和治療相關不良事件頻繁發生，強調了在AML背景下安全有效地應用CAR T細胞療法的持續挑戰。

T細胞惡性腫瘤

針對T細胞惡性腫瘤的CAR T細胞開發面臨重大障礙，包括由于共享抗原表達導致的殘殺現象，導致危及生命的T細胞耗竭且沒有可行的替代療法，以及由于重疊的表面標志物導致的CAR T細胞產品被惡性細胞污染的制造風險。盡管如此，依然取得了一些臨床進展，特別是針對CD7的方法；這些方法在T-ALL和T細胞淋巴母細胞淋巴瘤中具有較高的緩解率，無論在自體還是異體環境中。然而，CD7陰性復發和感染相關發病率仍然是常見的擔憂。

實體腫瘤

實體瘤的過繼細胞治療最近取得了關鍵里程碑。2024年2月，由自體腫瘤組織中離體擴增的T細胞組成的TILs（未進行基因修飾）成為首個獲得FDA批準用于實體瘤的細胞療法，具體用于晚期黑色素瘤。2024年8月，FDA批準了一種針對HLA-A2限制性抗原MAGE-A4的TCR工程化T細胞產品，用于不可切除或轉移性滑膜肉瘤。相比之下，CAR T細胞療法在實體瘤的臨床轉化方面面臨著更具挑戰性的道路。

核心障礙之一是CAR T細胞向實體瘤實質內的歸巢效率低下和持久性有限。即使滲透到腫瘤中，CAR T細胞也面臨著敵意和免疫抑制性的TME，其特征是代謝限制（如缺氧和營養缺乏）以及抑制性細胞因子和免疫檢查點配體，這些都共同損害T細胞功能并驅動耗竭。此外，實體瘤表現出顯著的瘤內異質性，并經常下調或丟失靶抗原的表達，導致免疫逃逸并限制了CAR T細胞的持久應答。

盡管如此，近期臨床試驗的數據正在重塑對CAR T細胞用于實體瘤的期望。值得注意的例子包括第三代GD2靶向CAR T細胞用于兒童神經母細胞瘤的I/II期試驗，以及在淋巴細胞耗竭化療后接受CLDN18.2靶向CAR T細胞治療的晚期胃腸道癌癥患者的I期研究。這些試驗的有希望結果導致了首個CAR T細胞療法用于實體瘤的隨機對照試驗的啟動，結果顯著改善了無進展生存期。HER2靶向CAR T細胞在復發或難治性肉瘤的兒童和年輕成人患者中顯示出早期療效，部分病例報道了持久應答。此外，在復發/難治性實體瘤中結合CLDN6靶向CAR T細胞與設計用于增強其增殖的mRNA疫苗的首次人體試驗報道了67%的疾病控制率和總體可控的安全性特征。最近，IL-15產生的GPC3靶向CAR T細胞在GPC3陽性實體瘤患者中的首次人體試驗實現了66%的疾病控制率，展示了有希望的早期療效和有利的安全性特征。IL-15的加入增強了CAR T細胞的增殖、持久性和抗腫瘤活性，同時毒性仍然可控。

這些CAR T細胞在實體瘤中潛在療效的新興信號已經產生了寶貴的經驗教訓，正在重塑未來成功的策略。CAR T細胞的局部區域給藥始終如一地與增強的療效和降低的系統毒性相關。重復輸注、包含細胞因子支持以及使用更高劑量的CAR T細胞都有助于改善CAR T細胞的持久性和抗腫瘤活性。值得注意的是，腫瘤負荷較低或在病程早期接受治療的患者往往應答更好。臨床獲益也與腫瘤部位CAR T細胞檢測的增加相關，這表明優化CAR T細胞的歸巢和增殖仍然至關重要。此外，靶向多種腫瘤抗原和使用具有增強共刺激的第三代CAR構建體在減少免疫逃逸方面顯示出前景。盡管取得了這些進展，挑戰仍然存在——特別是應答往往是短暫的，在總生存期方面獲益有限——強調了持續創新的必要性，以克服T細胞耗竭、免疫逃逸和敵對的TME。

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六、改進CAR T細胞的機會

CAR T細胞療法面臨的持續挑戰凸顯了創新以改善CAR T細胞療效、安全性和可及性的緊迫和及時的機遇。

增強療效

在常規治療抵抗的腫瘤（尤其是實體瘤）中使用CAR T細胞療法的經驗揭示了需要多方面的工程策略來改善CAR T細胞的效力和持久性、克服有限的歸巢和腫瘤浸潤、解決腫瘤異質性和抗原逃逸問題，并應對免疫抑制性TME。

效力和持久性：已經探索了多種分子和細胞工程策略來增強CAR T細胞的效力和持久性。調節關鍵轉錄調節因子已成為特別有效的方法。例如，強制表達FOXO1有助于維持CAR T細胞更少分化的、記憶樣狀態，并在慢性刺激下改善其代謝適應性，支持持續的增殖和持久的腫瘤控制。同樣，JUN的過表達抵消了慢性激活信號下CAR T細胞中耗竭相關的轉錄重塑，保留了效應功能并改善了持久性。調節BATF的活性也可以塑造CAR T細胞的分化和耗竭軌跡，從而平衡細胞擴增與功能耐久性。

與此同時，對TOX、PRDM1或NR4A1進行調節或完全基因消融的T細胞對終末耗竭更具抵抗力，并具有增強的效應功能和/或記憶編程，共同驅動了優越的持久性和腫瘤清除能力。同樣，表觀轉錄調節因子PCIF1的刪除增強了CD8? T細胞的活化并保護其免受鐵死亡，從而增加了細胞毒性CAR T細胞的抗腫瘤活性。此外，T細胞中代謝和信號通路的重新編程——例如通過調節ACLY、REGNASE1、PRODH2、RASA2、TAGLN2、PTPN2或腺苷A1受體——可以增強線粒體適應性、效應反應和對抑制信號的抵抗力。細胞表面免疫檢查點的刪除改善了CAR T細胞和TCR T細胞的功能。最近的一項研究使用了來自T細胞淋巴瘤的天然致癌突變來增強CAR T細胞的持久性和抗腫瘤功效，而不會誘導惡性轉化。

注意力也已轉向優化CAR T細胞的離體制造條件，以保持T細胞適應性并提高最終產品的質量。例如，對YTB323的研究表明，保留幼稚和干細胞記憶表型轉化為了臨床應答，其劑量僅為常規CAR T細胞產品的二十五分之一。其他策略包括通過培養基組成的代謝調節，例如重定向葡萄糖通量、抑制谷氨酰胺代謝或補充亞油酸或短鏈脂肪酸，這些都可以促進線粒體健康并減少T細胞耗竭。

CAR T細胞的細胞因子和趨化因子武裝——例如使用IL-4、IL-7和IL-21、IL-9、IL-10、IL-7和CCL19、IL-12、IL-15、IL-18、IL-15和IL-21、IL-23、IL-36或FLT3——可以促進代謝和表觀遺傳重編程，以支持長期持久性和細胞毒功能。這已經在臨床試驗中進行了探索，并取得了有希望的結果，包括最近報道的在先前CD19靶向CAR T細胞療法后復發的患者中使用IL-18武裝的CD19靶向CAR T細胞。這種方法在3個月時在81%的患者中實現了完全或部分應答，中位應答持續時間為9.6個月。雖然這是一項僅有21名患者的小型研究，但它代表了在展示下一代工程策略克服耐藥性并改善復發/難治性疾病預后潛力方面的里程碑式進展。

其他策略專注于調節CAR表達和信號傳導，以減輕慢性抗原刺激導致的耗竭。這些包括使用小分子調節的降解系統瞬時下調CAR表面表達，允許耗竭的T細胞“休息”并恢復功能。CAR的轉錄控制方法——例如多西環素誘導型或TME響應型啟動子——也可以限制持續的CAR信號傳導。“自驅動”CAR使用轉錄響應元件在響應激活信號時誘導CAR表達，從而增強CAR T細胞增殖同時抵抗消耗。將CAR靶向敲入TRAC基因座顯示出統一的表達、減少的緊張性信號傳導和延遲的CAR T細胞耗竭。此外，可切換CAR和分裂CAR允許對抗原識別和激活信號傳導進行外部控制，從而能夠精確調節CAR T細胞以防止慢性過度刺激。

歸巢與浸潤：局部遞送CAR T細胞在膠質瘤中的成功強調了增強CAR T細胞向實體瘤部位歸巢和浸潤的至關重要性。為了解決這個問題，研究人員探索了趨化因子受體工程以引導CAR T細胞向腫瘤來源的趨化信號遷移。例如，經過改造以表達CXCR1、CXCR2、CCR2、CX3CR1或CXCR6等受體的T細胞在膠質母細胞瘤、卵巢癌、結直腸癌、神經母細胞瘤和胰腺癌的小鼠模型中顯示出改善的腫瘤浸潤和抗腫瘤反應。其他策略包括利用粘附分子（如整合素配體）改善CAR T細胞的血管靶向；血管正常化策略以改善CAR T細胞進入實體瘤；工程化CAR T細胞通過表達酶類重塑細胞外基質以便更容易滲透到腫瘤部位；以及促進組織駐留程序以增強腫瘤滯留。放射治療也被證明可以預處理TME以改善CAR T細胞浸潤。

腫瘤異質性與抗原逃逸：已經出現了幾種策略來克服腫瘤異質性和抗原逃逸。首先，可以將聯合療法與CAR T細胞結合使用以增強腫瘤抗原表達和免疫原性。這些包括使用γ-分泌酶抑制劑增加BCMA的表面密度，或使用表觀遺傳調節劑加強CD70或CD123等抗原的表達，以及EZH2抑制劑增強腫瘤細胞的免疫原性并恢復對CAR T細胞殺傷的易感性。溶瘤病毒和放射治療也可以類似地增強腫瘤中的抗原呈遞。其次，已經使用了多種方法優化CAR構建體以提高其對低密度抗原的敏感性。這些包括設計更強的信號結構域、降低CAR激活閾值、使用膜近端scFv、或整合先進設計如STARs、HITs和TRuCs。適配器CAR平臺使用通用CAR與可溶性適配器分子配對，這些分子結合腫瘤抗原，允許相同的CAR T細胞被靈活地重定向、劑量滴定和動態接合不同的靶標。第三，多靶點策略如串聯CAR、雙重或三價CAR T細胞或序貫輸注拓寬了腫瘤抗原覆蓋范圍并降低了免疫逃逸的風險。最后，優化CAR T細胞與靶細胞之間的免疫突觸也已成為一種強大的方法；在CAR中整合PDZ結合基序加強了免疫突觸形成，改善了細胞因子分泌，并增強了跨多種模型的細胞毒性和腫瘤控制。

免疫抑制微環境：針對“敵意”TME——其特征是缺氧、酸度、營養缺乏和高水平的活性氧——也一直是研究工作的主要焦點。這些包括開發缺氧可誘導的CAR T細胞，將CAR表達限制在缺氧區域，提高療效和安全性。其他方法包括促進代謝重編程的基因工程，以及代謝佐劑如二甲雙胍和雷帕霉素以增強T細胞在TME中的韌性。聯合療法也正被用于重塑TME，包括CAR T細胞與免疫檢查點抑制劑的共同給藥以減輕免疫抑制、癌癥疫苗增強T細胞應答、溶瘤病毒以免疫原性方式釋放腫瘤抗原，以及STING激動劑增加固有炎癥反應。將CAR T細胞工程化改造以表達抵抗巨噬細胞介導清除的CD47變體，在與抗CD47抗體結合使用時改善了腫瘤模型中的持久性和抗腫瘤療效，通過同時接合TME中的巨噬細胞和T細胞。新興證據還表明腸道微生物組調節可能增強CAR T細胞的持久性和治療結果。盡管有希望，但這些策略必須在CAR T細胞持久性與增加的復雜性和安全性之間取得平衡。

提高安全性

安全性仍然是CAR T細胞療法更廣泛臨床轉化的主要障礙，這既源于其獨特的免疫相關毒性（如CRS和神經毒性），也源于靶向-非腫瘤效應的風險。CRS是一種公認的系統性炎癥綜合征，由CAR T細胞的快速活化和增殖觸發，進而募集和激活其他細胞（尤其是髓系細胞）。這一級聯反應以廣泛免疫激活和高水平促炎細胞因子的釋放達到頂峰，包括IL-6、IL-1和干擾素-γ。臨床上，CRS可表現為發熱、低血壓、缺氧以及毛細血管滲漏和/或終末器官功能障礙的跡象，通常通過使用皮質類固醇和/或托珠單抗等藥物抑制炎癥來進行管理。免疫效應細胞相關神經毒性綜合征涵蓋了CAR T細胞治療后可能出現的一系列神經系統并發癥，包括頭痛和意識模糊，嚴重時可出現癲癇發作、意識改變或危及生命的腦水腫。免疫效應細胞相關神經毒性綜合征被認為是由內皮細胞活化、血腦屏障破壞和細胞因子介導的神經炎癥等原因導致的。這些毒性的發生率和嚴重程度因疾病背景、腫瘤負荷、CAR設計和共刺激結構域而異，基于CD28的CAR通常與更快的CAR T細胞增殖以及比基于4-1BB的構建體更早出現高級別CRS相關。盡管在識別和管理患者中CAR T細胞相關毒性方面取得了實質性進展，但合成生物學的并行努力集中在設計更安全的CAR，以調節、調控或限制CAR信號傳導，并最終降低毒性風險。

可調控CAR系統：可調控CAR平臺已成為安全控制的創新途徑。這些包括使用藥物敏感性轉錄系統的可切換系統、化學誘導二聚化、分裂CAR設計、整合降解結構域以調節CAR降解以及蛋白酶敏感性CAR配置。一個例子是SNIP系統，在ROR1靶向CAR T細胞治療的模型中展示了優越的抗腫瘤功效和降低的毒性。類似地，synNotch系統的迭代使得CAR表達僅限于抗原定義的TME內，從而最小化了脫靶損傷。

為了進一步增強對CAR T細胞的控制，臨床級“殺傷開關”已被用于在經歷嚴重毒性的患者中殺死CAR T細胞。這些包括可誘導的caspase 9和單純皰疹病毒胸苷激酶。盡管這些方法是有效的，但它們不可逆地消除了治療細胞。替代解決方案，如由RNA編碼的瞬時CAR表達，提供了短期腫瘤靶向，但通常缺乏長期療效所需的足夠持久性。

增強抗原特異性：增強CAR T細胞的抗原特異性是改善其安全性的另一種方式。布爾邏輯門控，如AND和AND NOT電路，可以將CAR T細胞活化限制在腫瘤特異性抗原組合上。例如，syn-Notch和LINK系統實現了雙抗原識別，防止CAR T細胞在僅表達其中一種抗原的健康組織中被激活。

親和力調諧也被用于精細調節CAR敏感性，使其能夠區分腫瘤細胞上的高密度抗原表達和正常組織上的低水平抗原表達。例如，低親和力EGFR靶向CAR T細胞顯示出有效殺傷腫瘤的同時毒性降低。同樣，TME響應型CAR在酸性腫瘤條件下優先接合靶抗原，增強了選擇性。

細胞因子工程以限制系統毒性：更安全的細胞因子工程也已被探索，例如工程化受體-配體系統以將CAR T細胞活化與天然細胞因子途徑解耦。用正交IL-2-IL-2受體對工程化改造的T細胞能夠選擇性地對突變IL-2作出反應，同時使內源性免疫細胞免受細胞因子暴露及其相關的毒性影響。在臨床前模型中，這種正交系統改善了T細胞增殖和腫瘤清除，同時避免了系統性IL-2驅動的副作用。在另一種方法中，CAR T細胞被工程化改造為具有合成受體-細胞因子回路，將配體識別與IL-2分泌聯系起來，從而允許CAR T細胞的靶向活化和增殖，同時避免IL-2的系統性毒性。另一種策略利用含有亮氨酸拉鏈的模塊化嵌合細胞因子受體，通過增強持久性和抗腫瘤功效來增強CAR T細胞功能，而無需全身性細胞因子暴露。

先進的細胞因子策略還完善了其腫瘤限制性遞送；例如，被工程化改造以分泌結合PDL1阻斷與局部IL-12遞送的雙功能融合蛋白的CAR T細胞，在小鼠前列腺癌和卵巢癌模型中導致了增加的IFNγ誘導、TME重塑和抗腫瘤活性，而沒有額外的毒性。最近報道的一種創新方法涉及重寫內源性調控元件以實現腫瘤限制性細胞因子表達。使用CRISPR敲入在NR4A2或RGS16等啟動子控制下的IL-12或IL-2等有效載荷，系統篩選以識別腫瘤限制性表達，CAR T細胞選擇性地在TME內遞送細胞因子，增強了功效、多功能和系統性安全性。

長期安全性：最后，CAR T細胞的長期安全性仍然是一個擔憂，特別是插入誘變和T細胞轉化的風險，因為最近的報告記錄了在輸注商業和研究性產品后出現的CAR? T細胞惡性腫瘤。在輸注使用piggyBac轉座子基因轉移從HLA匹配的同胞供體產生的供體來源CAR T細胞后，報道了產品來源的淋巴瘤病例，其中證實了輸注的CAR表達T細胞的惡性轉化。然而，大規模臨床研究表明，使用標準方法生成的自體CAR T細胞產品輸注后轉化的風險非常低，可能歸因于插入性腫瘤發生以及其他因素，如經過大量預處理患者中預先存在的基因組不穩定性。盡管如此，這些觀察結果強調了安全載體整合和精確基因組編輯策略對于CAR T細胞未來應用的重要性。

擴大可及性

擴大CAR T細胞療法可及性的努力越來越關注通過開發可擴展的、現成的替代方案來克服自體產品的物流、經濟和生物學限制。

異體CAR T細胞：從健康供體制造異體CAR T細胞用于多個患者降低了成本、簡化了生產、最小化了變異性，從而增加了可及性。然而，異體CAR T細胞存在安全性、持久性和免疫原性方面的擔憂。供體來源的TCR αβ T細胞可以通過其TCR識別宿主HLA分子誘導GVHD。相反，宿主抗移植物排斥反應——由此宿主免疫應答可以清除輸注的供體細胞——對CAR T細胞持久性和持續療效構成了平行障礙。為了解決這些挑戰，正在優化多種工程策略以實現異體CAR T細胞的生產。這些包括TCR敲除以預防GVHD；HLA I類和II類破壞以逃避宿主排斥；以及使用替代細胞來源以最小化同種異體反應性。一些額外的新型策略用于創建“低免疫原性”異體CAR T細胞包括過表達“不要吃我”信號CD47以逃避先天免疫殺傷，或使用聚糖屏蔽以減輕宿主同種異體反應性。SPPL3的刪除重新編程了T細胞表面糖基化，從而減少了異體免疫細胞的識別，使得能夠生成TCR充足的異體CAR T細胞，具有降低的免疫原性并維持強大的抗腫瘤活性。下一代基因編輯平臺現在允許對CAR T細胞進行多重、精確的基因修飾以增強安全性和持久性，同時標準化大規模制造。

除了細胞內在工程外，預處理方案的優化已成為決定異體CAR T細胞療效的關鍵因素。強化淋巴細胞耗竭可以提高CAR T細胞增殖和持久性，通過減少宿主免疫排斥。在這種情況下，輸注的CAR T細胞的CD52敲除允許使用抗CD52抗體而不消除治療產品。此類策略的采用加速了異體CAR T細胞療法在多種腫瘤學和自身免疫適應癥中的臨床轉化，并取得了令人鼓舞的安全性和有效性數據。然而，這些方法必須與長期免疫抑制、延遲免疫重建和增加的感染并發癥風險相平衡?？傮w而言，使用異體CAR T細胞的早期試驗中GVHD的發生率較低，主要限于臨床上可管理的低級別事件。來自評估CD19靶向異體CAR T細胞產品cemacabtagene ansegedleucel的I期研究的最新數據進一步支持了這一策略實現強大的CAR T細胞增殖和持久性以及持久的完全應答且無GVHD的可行性。值得注意的是，CD70靶向異體CAR T細胞產品CTX130在腎細胞癌患者中實現了異體CAR T細胞的首個完全應答，這表明異體方法即使在實體瘤中也可能可行。

增加優化這些異體產品所需的基因組編輯數量也引發了關于累積脫靶效應、染色體重排、大缺失或其他可能損害基因組完整性事件的理論和實際擔憂。這些考慮因素強調了采用更精確基因組編輯平臺的重要性。對于所有這些安全性問題，可誘導殺傷開關的整合已被用于在嚴重毒性、不受控增殖或意外同種異體反應性事件中允許快速消融輸注的細胞?？偟膩碚f，盡管免疫排斥、持久性和基因組安全性仍然是使用異體CAR T細胞的核心挑戰，但基因編輯精度、預處理策略和內置安全控制的迭代進步正在逐步完善現成CAR T細胞平臺的治療窗口，并推進其擴大患者可及性的潛力。

體內CAR T細胞工程：合成遞送平臺的進步打開了體內CAR T細胞工程的大門，繞過了離體操作的復雜性。已經設計出多種策略，包括攜帶mRNA或DNA有效載荷的脂質和聚合物納米顆粒、慢病毒和腺相關病毒基因遞送系統、混合生物指導支架，以及下一代載體。除了簡化制造外，體內CAR T細胞工程還具有超越常規離體方法或其他免疫療法的機制優勢。通過直接重編程內源性T細胞，體內工程保留了表型適應性，避免了培養誘導的耗竭，并允許這些細胞在宿主體內的生理活化、歸巢和增殖。早期研究表明，與離體制造的產品相比，體內工程化的CAR T細胞可能具有更輕微的毒性特征，由于漸進的內源性T細胞增殖，CRS和神經毒性發生率較低。使用某些遞送系統（如mRNA或非整合載體）可以實現的CAR表達的瞬時性質可能進一步減少CAR T細胞的長期毒性并改善安全控制。最近一份將AAV遞送與包膜遞送車輛相結合的體內工程方法在精確位點進行T細胞特異性CAR構建體插入的報告，為平衡安全性與持久療效提供了一條有希望的途徑。

然而，在體內CAR T細胞工程被廣泛可及之前，必須解決幾個關鍵障礙。內源性T細胞的高效和選擇性靶向仍然是一個主要挑戰，因為系統性遞送載體必須避免可能導致的非靶向轉導，從而引起意外的CAR表達和毒性。此外，遞送平臺的免疫原性可能限制重復給藥、加速免疫清除或引發炎癥反應。最后，用于體內工程的病毒遞送載體帶有與永久性基因組整合相關的風險，包括插入誘變、長期且可能不受控的CAR T細胞增殖以及延遲的炎癥毒性。相比之下，非整合遞送系統受到瞬時CAR表達的限制，可能需要重復給藥，從而增加了肝臟定向毒性、輸注反應和累積的劑量限制性炎癥不良事件的風險。盡管存在這些挑戰，幾種體內CAR T細胞平臺已經在癌癥、自身免疫性疾病及其他領域進入或在臨床開發中推進，得到了主要行業投資和快速技術優化的支持。隨著臨床評估的推進，這些新一代策略有望通過實現重復給藥、聯合方案，并最終以更低的成本實現更廣泛的臨床應用，從而普及CAR T細胞療法。

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結語

CAR T細胞療法的發展，從20世紀60年代T細胞的鑒定到現代合成免疫工程時代，已經解鎖了T細胞的多樣化細胞治療機會。T細胞生物學的基礎發現，加上開創性的從實驗室到臨床的轉化努力，使得靶向CD19或BCMA的自體CAR T細胞產品得以開發，這些產品已經重塑了B細胞淋巴瘤、白血病和多發性骨髓瘤的治療策略，為更廣泛的應用奠定了。然而，重要的挑戰依然存在。將CAR T細胞療法的成功擴展到實體瘤、髓系腫瘤和T細胞惡性腫瘤將需要創新的解決方案來克服抗原異質性、腫瘤介導的免疫抑制和T細胞耗竭。

解決這些障礙不僅取決于推進我們對T細胞生物學的機制性理解，還取決于發現研究方式的轉變?；蚪M規模CRISPR篩選、單細胞多組學、空間轉錄組學和高分辨率臨床相關分析等技術正在提供前所未有的對CAR T細胞持久性和功能性決定因素的洞察，預示著T細胞生物學發現的新時代。

另一個前沿在于將CAR T細胞理解為不是靜態產品，而是以巨大的功能可塑性為特征的動態群體。T細胞響應抗原負荷、組織定位和炎癥信號，在轉錄、代謝和表觀遺傳狀態之間持續轉換。這種時空可塑性塑造了CAR T細胞的持久性、效應能力和耗竭軌跡。

一個潛在的顛覆性進展可能來自將人工智能與這些高維數據集整合，從描述性分析轉向預測性建模。AI驅動的對大規模擾動篩選和臨床數據集的查詢可能闡明調節T細胞可塑性和耐久性的功能尚不明確的受體和信號網絡的作用。計算框架可能使得能夠構建模擬工程化細胞如何響應定義擾動、共刺激信號或微環境應激源的“虛擬CAR T細胞”。將此類模型擴展到作為相互作用生態系統的TME可能允許通過模擬CAR T細胞、腫瘤細胞、基質細胞和免疫群體之間的相互作用來預測治療耐藥性或反應。

最終，CAR T細胞療法的下一階段將由跨學科創新和對科學發現與臨床需求對接的持續承諾來塑造。該領域正準備進入其下一階段，不僅建立在靶向細胞毒性上，而且建立在持久的免疫調節、精確控制和更廣泛治療范圍的基礎上。

參考資料：

A guide to CAR T cell therapies: development, current status and future prospects. Nat Rev Immunol. 2026 Jul 2.