经过20年T细胞工程的精细调整，嵌合抗原受体（CAR）T细胞在白血病和淋巴瘤患者中的巨大临床成功导致了该领域研究的指数级增长。年，美国FDA首次批准了CAR-T细胞疗法，将该领域推入了一个快节奏的创新研究时代。
自该里程碑事件以来这一领域有了哪些进展？这些进展又将如何影响CAR-T细胞治疗的未来？近期，医院和哈佛医学院的研究人员在NatureReviewsCancer上发表了一篇综述，简要回顾了CAR的基本设计，介绍了CAR-T细胞疗法的毒性和耐药机制以及克服这些挑战的新颖工程和药物干预措施。作者还讨论了有望在将来1–2年内进入临床的CAR-T细胞疗法新靶点和适应症，以及可能对CAR-T细胞治疗的未来产生重大影响的制造创新。
来源：NatureReviewsCancer[1]
CAR的改进
年，第一代基于CD3ζ链的CAR-T细胞被开发出来，其组织结构包含：编码单链可变片段（scFv）的第一代CAR的嵌合基因序列、可识别肿瘤相关抗原的抗原结合区、铰链、跨膜结构域（TM）和信号域，如CD3ζ。
第一代CAR包含细胞内信号域，但没有共刺激分子。这类CAR-T细胞在体内的持续扩增有限，不具备大规模杀灭肿瘤细胞的能力，在临床试验中的效果并不理想。
T细胞的完全激活一方面依赖于胞外抗原结合域与抗原的结合所传递的第一信号，另一方面也需要共刺激分子受体与其配体结合所传递的第二信号，而肿瘤细胞表面通常不表达这类共刺激配体。在第一代的基础上，第二代CAR引入一个共刺激结构域CD28或4-1BB，在临床试验中显著改善了CAR-T免疫活性激活的问题，并提高了其作用持久性。
图1
基本的第二代CAR-T细胞结构示意图。（来源：NatureReviewsCancer[1]）
用第二代CD19靶向CAR-T细胞治疗的首批B细胞白血病患者具有深远而持久的疗效。因此，CAR-T细胞疗法彻底改变了血液系统恶性肿瘤的治疗方法，并因其对CD19+肿瘤的疗效，于年获得FDA批准（主要的已发表临床试验结果见表1）。
表1
主要的已发表CAR-T细胞疗法试验
B-ALL=B细胞急性淋巴细胞白血病；BCMA=B细胞成熟抗原；CAR=嵌合抗原受体；CRS=细胞因子释放综合征；DLBCL=弥漫性大B细胞淋巴瘤；MSKCC=纪念斯隆-凯特琳癌症中心；NCI=国家癌症研究所；UPenn=宾夕法尼亚大学；aFDA批准。（来源：NatureReviewsCancer[1]）
目前所有FDA批准的CAR-T细胞产品都是基于第二代设计，具有CD28或4-1BB共刺激域。除CD28和4-1BB外，其他常见的共刺激结构域还包括OX40、CD27和T-细胞可诱导共刺激分子（ICOS）。如果在一个构造中使用两个共刺激域，则认为这是第三代CAR。
图2
共刺激结构域被加入新一代CAR-T细胞，以提高其在输注后产生更多T细胞，并在循环中存活更长时间的能力。（来源:NatureReviewsClinicalOncology[3]）
一些研究者将具有增强T细胞功能的CAR称为“第四代”CAR，特别是当它们产生额外的蛋白质分子（如细胞因子，IL-12）或拥有额外的受体（如共刺激配体，4-1BBL、CD40L）时。这些CAR也被称为TRUCK（Tcellsredirectedforuniversalcytokinekilling）或“装甲”CAR。
CAR的毒性和耐药机制及相应解决方法
正在显露的毒性机制及解决方案
与CAR-T细胞治疗相关的两个标志性临床毒性是细胞因子释放综合征（CRS）和神经毒性，在临床转化前两者均未通过动物模型预测到。CRS通常在CAR-T细胞治疗的第一周内表现为发热、低血压和呼吸功能不全，血清细胞因子水平较高（图3）。神经毒性表现为暂时性工作记忆丧失、谵妄、癫痫发作和罕见的急性脑水肿。
CRS和神经毒性都归因于分泌细胞因子的T细胞的快速激活和扩增。目前的理解是，由CAR-T细胞和/或配体-受体相互作用分泌的细胞因子激活myeloid