科普 | 揭秘被《Science》评为2024年度十大科学突破之一的CAR-T
嵌合抗原受体T细胞（CAR-T）免疫疗法是一种细胞免疫治疗方法，此技术将抗原抗体的高度亲和性和T细胞杀伤作用相结合，通过基因修饰的手段，使T细胞能特异性识别并杀死肿瘤抗原，且不受主要组织相容性复合体（MHC）限制，主要被用于治疗肿瘤[1]。此外，CAR-T治疗自身免疫性疾病被《Science》杂志评为2024年十大科学突破之一，开启了自身免疫性疾病治疗的新篇章[2]。小编将和大家一起学习一下什么是CAR-T疗法。
图源：N.Burgess/Science
CAR-T
在机体处于肿瘤、自身免疫性疾病及过敏等状态时，T细胞作为机体内重要的免疫细胞，通过主要组织相容性复合体物限制性方式识别并靶向杀伤肿瘤细胞。但是体内T细胞对恶性肿瘤的免疫应答功能的有限性，使其不足以满足机体长期战斗状态需求。为克服这一缺陷，研究者尝试通过基因编辑对T细胞进行嵌合抗原受体（CAR）修饰来增强T细胞的免疫功能[3]。
◆CAR-T分类
CAR-T根据CAR胞内区组成的不同，可将其分为五代[3]：
●第一代：胞内只有1个激活结构域，即免疫受体酪氨酸活化基序（ITAM），ITAM活化后可激活下游序列，分泌低水平的细胞因子，产生较低的抗肿瘤作用。
●第二代：胞内有1个激活结构域和一个共刺激结构域，即在第一代的基础上加入了CD28共刺激结构域，产生更强的刺激信号活化T细胞，大量的细胞因子产生，提高了T细胞的细胞毒性，从而加强抗肿瘤作用，与第一代CAR-T相比，第二代CAR-T能够增加对肿瘤细胞裂解的记忆效应以及CAR-T介导的杀伤效应。
●第三代：有1个激活结构域和2个共刺激结构域，即在第二代的基础上加入了CD137共刺激结构域，活化T细胞产生更多的细胞因子，发挥更强更持久的抗肿瘤效应。
●第四代：在第二代的基础上添加IL-12，含有1个活化T细胞核因子（NFAT）转录相应元件，使CAR-T在肿瘤区域分泌IL-12，从而调节肿瘤微环境，募集并活化其他免疫细胞进行免疫杀伤。
●第五代：主要是通过基因编辑技术对CAR-T细胞进行基因组水平的改造，以达到制备通用型CAR-T细胞的目的。
CAR-T分类[3]
◆CAR-T免疫疗法技术原理
CAR-T免疫疗法是一种治疗肿瘤的新型精准靶向疗法。CAR-T将抗原抗体的特异性和T细胞的高效杀伤作用结合，针对不同的肿瘤特异性抗原、肿瘤相关性抗原以及肿瘤基质细胞表面特异抗原，采用基因工程改造患者的T细胞，通过基于荧光素酶的TOPANGA试剂对CAR的表达进行分离检测，在体外大量培养生成特异性CAR-T，然后回输到患者体内，以达到杀灭肿瘤细胞的作用，最终达到治愈的目的。近年来，CAR-T免疫疗法除在治疗急性白血病和非霍奇金淋巴瘤方面取得关键性突破外，也被用来治疗实体瘤、自身免疫病和心脏病等疾病，具有更广阔的应用空间，是现代医学发展的重要里程碑[1]。
CAR-T的临床应用
◆肿瘤
●血液系统恶性肿瘤：目前，CAR-T免疫疗法主要用于治疗难治/复发的血液系统恶性肿瘤，如慢性淋巴细胞白血病、复发难治性急性淋巴细胞白血病、多发性骨髓瘤和霍奇金淋巴瘤等。CD19 CAR-T免疫疗法治疗伊鲁替尼治疗失败的慢性淋巴细胞白血病的总有效率为50%~80%，完全缓解率接近50%，治疗复发难治性急性淋巴细胞白血病的完全缓解率为60%~90%。复发/难治性霍奇金淋巴瘤患者应用CD30 CAR-T免疫疗法治疗的完全缓解率为59%，1年无进展生存率为36%，1年总生存率为94%。CAR-T免疫疗法有希望成为不依靠异基因造血干细胞移植根治血液系统恶性肿瘤的新技术[1]。
●实体瘤：近年来CAR-T免疫疗法治疗实体瘤的研究热点是寻找适合的靶点，以增强其治疗效果。有文献报道以间皮素为靶点治疗肺癌，以人表皮生长因子受体-2为靶点治疗乳腺癌，以前列腺特异性膜抗原为靶点治疗前列腺癌等的CAR-T免疫疗法研究正在开展。在结直肠癌CAR-T免疫疗法比较常见的研究靶点有癌胚抗原、表皮生长因子受体、上皮细胞黏附分子、肿瘤相关糖蛋白-72等。但由于存在脱靶效应和肿瘤局部免疫抑制微环境等问题，CAR-T免疫疗法治疗实体瘤的研究进展缓慢[1]。
CAR-T与肿瘤微环境[3]
◆自身免疫性疾病
今年2月，德国研究人员报道了15名狼疮、硬皮病或损伤性肌炎患者的临床研究结果，这些患者在4~29个月之前接受了CAR-T治疗，其中8名狼疮患者均进入无药物缓解状态，其他患者仍有症状，但都不再需要使用免疫抑制剂[2]。
◆心脏疾病
最新研究表明，CAR-T还能治疗心肌纤维化。2022年，Rurik JG等研究发现，在T细胞靶向脂质纳米颗粒（LNP）中递送修饰的信使RNA（mRNA），在体内可产生瞬时抗纤维化的CAR-T细胞；为评估体内重编程CAR-T治疗的疗效，将CD5靶向LNPs注射到心力衰竭小鼠模型，结果显示编码CAR的修饰mRNA向T淋巴细胞的有效递送，其在体内产生瞬时且有效的CAR-T细胞，说明这种CAR-T细胞可减少纤维化并恢复损伤后的心脏功能[4]。
◆感染性疾病
CAR-T近年来也被用于探索治疗艾滋病。2019年，Anthony-GondaK等提出多特异性抗人类免疫缺陷病毒（HIV）双CAR-T细胞（称为duoCAR-T细胞）具有在体外有效减少高达99%和体内97%以上的细胞HIV感染的能力，表示duoCAR-T细胞可能是治疗HIV感染患者的有效方法。此外，有研究将CAR-T免疫疗法用于治疗病毒性肝炎，并显示出积极效果，但目前临床试验仍未展开[4]。
[1]孙强,金宇亭,黄晶.嵌合抗原受体T细胞（CAR-T）在疾病治疗中的研究进展[J].中国免疫学杂志,2021,37(22):2815-2818.
[2] https://www.science.org/content/article/breakthrough-2024
[3]陈梦梦,付华丽,阚慢慢,等.基于肿瘤微环境的CAR-T治疗研究进展[J].生命的化学,2024,44(01):95-101.
[4]粆香,高鹏翼,郑浩呈,等.CAR-T细胞疗法新兴治疗的前沿进展[J].中国医药导刊,2022,24(10):974-982.