CAR-T(Chimeric Antigen Receptor T-Cell Immunotherapy)，即嵌合抗原受体T细胞免疫疗法。该疗法是一种出现了很多年但近几年才被改良使用到临床中的新型细胞疗法。在急性白血病和非霍奇金淋巴瘤的治疗上有着显著的疗效，被 认为是最有前景的肿瘤治疗方式之一。正如所有的技术一样，CAR-T技术也经历一个漫长的演化过程，正是在这一系列的演化过程中，CAR-T技术逐渐走向成熟。
这种新的治疗策略的关键之处在于识别靶细胞的被称作嵌合抗原受体（chimeric antigen receptor, CAR）的人工受体，而且在经过基因修饰后，病人T细胞能够表达这种CAR。在人体临床试验中，科学家们通过一种类似透析的过程提取出病人体内的一些T细胞，然后在实 验室对它们进行基因修饰，将编码这种CAR的基因导入，这样这些T细胞就能够表达这种新的受体。这些经过基因修饰的T细胞在实验室进行增殖，随后将它们灌注回病人体内。这些T细胞利用它们表达的CAR受体结合到靶细胞表面上的分子，而这种结合触发一种内部信号产 生，接着这种内部信号如此强效地激活这些T细胞以至于它们快速地摧毁靶细胞。
近年来，CAR-T免疫疗法除了被用来治疗急性白血病和非霍奇金淋巴瘤之外，经改进后，也被用来治疗实体瘤、自身免疫疾病、HIV感染和心脏病等疾病，具有更广阔的应用空间。基于此，针对CAR-T 细胞疗法取得的最新进展进行一番盘点。
1.Blood：新研究助推CAR-T细胞治疗B-ALL白血病
doi:10.1182/blood.2021012392
在一项新的回顾性研究中，来自美国西北大学、芝加哥儿童医院和斯坦福大学等研究机构的研究人员嵌合抗原受体（CAR）T细胞（CAR-T）免疫治疗药物tisagenlecleucel在复发性和难治性B细胞急性淋巴细胞白血病（B-ALL）的儿科患者中表现出安全性和有效性，即使该药物不符合美国食品药品管理局（FDA）的严格生产标准。相关研究结果近期发表在Blood期刊上，论文标题为“Out of Specification Tisagenlecleucel Does Not Compromise Safety or Efficacy in Pediatric Acute Lymphoblastic Leukemia”。
近期的一项临床试验发现接受CAR-T细胞治疗药物tisagenlecleucel输注的复发性或高风险B-ALL儿童患者在输注三个月后的缓解率为81%。具体而言，tisagenlecleucel利用患者的健康T细胞，对它们进行基因改造，使之靶向识别B-ALL癌细胞表面上表达的蛋白CD19。
在这项新的研究中，Rossoff及其同事们分析了185名被诊断为复发性或难治性B-ALL的儿童患者的回顾性数据，这些患者在美国的15个儿科临床基地接受了不合规格的tisagenlecleucel或符合护理标准的tisagenlecleucel。总的来说，这些作者发现这两组患者的生存率和毒副作用相似，从而证明了该药物的整体安全性和有效性。
2.JNCI：表观遗传谱可预测CAR-T细胞治疗血液恶性肿瘤的疗效
doi:10.1093/jnci/djab194
在过去的几年里，出现了一种治疗血液癌症的替代方法，即一种称为嵌合抗原受体（CAR）T细胞（CAR-T）疗法的细胞疗法。在CAR-T细胞疗法中，临床医生收集患者的T细胞，在实验室里通过基因工程对它们进行改造使之表达识别癌细胞表面蛋白的CAR受体，随后将它们输注到患者体内，使它们更有效地攻击癌症。这一策略意味着在治疗血液恶性肿瘤方面的一场革命。这种细胞疗法，并非没有问题，这些问题可以概括为副作用的出现、对治疗不敏感的病例以及较高的治疗成本。因此，能够选择哪些患者最有可能从CAR-T细胞治疗中受益，并了解如何提高这些细胞的治疗能力将是非常重要的。
在一项新的研究中，西班牙巴塞罗那大学遗传学教授Manel Esteller博士及其研究团队发现给患者使用的CAR-T细胞的DNA化学修饰谱（即表观遗传谱）决定了它们的临床疗效。这项研究之所以能够进行，是因为与来自巴塞罗那诊所医院、意大利Bambino Gesù儿科医院和以色列Sheba医疗中心的研究人员合作，他们都是这种新型疗法的先驱。相关研究结果于2021年9月28日在线发表在Journal of the National Cancer Institute期刊上，论文标题为“Epigenetic Profiling and Response to CD19 Chimeric Antigen Receptor T-Cell Therapy in B-Cell Malignancies”。
Esteller博士评论说，“CAR-T细胞疗法为之前所有的治疗方法都失败了的白血病和淋巴瘤患者带来了希望。然而，我们对影响这种疗法成功与否的因素知之甚少。我们决定详细研究提供给白血病和淋巴瘤患者的100多份CAR-T细胞样本的分子特征。我们发现，有一种遗传调节谱---表观基因组---与这些患者的疾病不复发和总生存率的提高有关。此外，我们观察到这种表观遗传模式是年轻T细胞的典型特征，因为它们的寿命很长，留在患者血液中的能力更强，也许因为这个原因，它们是更有效的CAR-T细胞。”
3.Science子刊：纤维蛋白凝胶可增强CAR-T细胞治疗手术后的胶质母细胞瘤的效果
doi:10.1126/sciadv.abg5841
在一项新的研究中，来自美国北卡罗来纳大学教堂山分校的研究人员报告说，将一种新开发的纤维蛋白凝胶（fibrin gel）与免疫疗法相结合可发挥协同作用：将它递送到患有胶质母细胞瘤（一种高度恶性和致命的癌症）的手术后小鼠大脑中可提高了免疫疗法的有效性。相关研究结果发表在2021年10月6日的Science Advances期刊上，论文标题为“Fibrin gel enhances the antitumor effects of chimeric antigen receptor T cells in glioblastoma”。
描述T细胞纤维蛋白凝胶递送系统的特性，图片来自Science Advances, 2021, doi:10.1126/sciadv.abg5841。
论文第一作者、北卡罗来纳大学教堂山分校生物医学工程师Edikan Ogunnaike博士说，“我们开发了一种由纤维蛋白制成的凝胶，纤维蛋白是一种最常与帮助血液凝固有关的蛋白。将这种纤维蛋白凝胶施加于大脑的某个区域以帮助CAR-T细胞治疗，这在胶质母细胞瘤治疗中是独一无二的。该凝胶通过使T细胞适应手术后的伤口环境来帮助CAR-T细胞在大脑中的分布，同时也阻止了肿瘤的复发。”
这些作者使用了高浓度的人类纤维蛋白原（fibrinogen）---一种由肝脏产生的蛋白，用酶将其转化为纤维蛋白，并利用所产生的纤维蛋白开发出一种多孔的纤维蛋白凝胶，然后让这种多孔的纤维蛋白凝胶与CAR-T细胞混合在一起并置于手术后的大脑区域。这种凝胶在大脑中形成了网状的纤维蛋白支架，在这种纤维蛋白支架中，CAR-T细胞均匀地将自己包裹在支架的孔隙中。该支架是可生物降解的，不会引起炎症、组织死亡或结疤。
在给予这种凝胶和CAR-T细胞的14只患有胶质母细胞瘤的手术后小鼠中，有9只（64%）在治疗94天后没有肿瘤，而只给予CAR-T细胞的10只患有胶质母细胞瘤的手术后小鼠中有2只（20%）是如此。这些作者说，如果这些发现能在人类研究中得到复制---他们提醒说，许多早期的实验室发现并没有导致临床研究或新疗法---这将使目前的治疗率得到极大的改善。
4.JBC：需要对CAR-T细胞疗法进行改进来高效杀死实体瘤
doi:10.1016/j.jbc.2021.101033
利用身体免疫系统的力量来对抗疾病的免疫疗法在治疗癌症方面正获得巨大的吸引力。在癌症免疫疗法中，最主要的是一种称为CAR-T的疗法，即嵌合抗原受体T细胞疗法。CAR-T细胞疗法在治疗白血病等血癌方面取得了巨大的成功，特别是在儿童和年轻人中。但是用这种疗法来对抗包括皮肤癌在内的实体瘤已经证明要困难得多。
如今，在一项新的研究中，美国托马斯杰斐逊大学微生物学与免疫学教授Yuri Sykulev博士及其同事们发现，为了有效地杀死黑色素瘤细胞，CAR-T细胞需要靶细胞上大量的抗原，即过量表达的癌症相关分子。这些发现可能会导致更好的免疫疗法来治疗实体瘤。相关研究结果发表2021年9月的Journal of Biological Chemistry期刊上，论文标题为“Efficient killing of tumor cells by CAR-T cells requires greater number of engaged CARs than TCRs”。
在这项新的研究中，Sykulev博士及其同事们设计了CAR-T细胞，使之识别黑色素瘤细胞表面上的一种称为高分子量黑色素瘤相关抗原（high-molecular weight melanoma associated-antigen, HMW-MAA）的抗原。黑色素瘤细胞在其细胞表面上表达不同数量的HMW-MAA。当这些作者评估CAR-T细胞对黑色素瘤细胞的杀伤力时，他们观察到CAR-T细胞有效地清除了表达高水平HMW-MAA的黑色素瘤细胞，但没有清除那些HMW-MAA水平较低的黑色素瘤细胞。
Sykulev博士及其同事们随后测试了另一种称为TCR-T细胞疗法的免疫疗法杀死靶细胞的效果如何。在TCR-T细胞疗法中，T细胞经过基因改造后表达一种特定的T细胞受体（TCR）来识别和杀死靶细胞。TCR-T细胞疗法的工作方式与CAR-T疗法类似，但它识别的靶分子与HMW-MAA不同。
当这些作者用TCR-T细胞治疗黑色素瘤细胞时，他们发现这种治疗很容易杀死肿瘤细胞，即使是在表达的靶分子同源肽-MHC配体比CAR-T细胞检测靶细胞所需的HMW-MAA抗原少得多的黑色素瘤细胞系中，也是如此。这些结果表明，TCR介导的癌细胞杀伤力比CAR-T细胞疗法所需的阈值低，尽管这两者（CAR和TCR）在T细胞表面上的存在水平相似。
5.Nat Cancer：双靶向CAR-T细胞有望更高效治疗实体瘤
doi:10.1038/s43018-021-00244-2
在一项新的研究中，来自美国北卡罗来纳大学教堂山分校的研究人员发现一种新开发的使用经过基因改造的T细胞来锁定和攻击癌细胞上的两种抗原的CAR-T细胞免疫疗法，对植入人类神经母细胞瘤组织的小鼠非常有效。这种双重靶向限制了肿瘤的重新生长，并防止神经母细胞瘤细胞躲避这些攻击性的T细胞。相关研究结果发表在2021年9月的Nature Cancer期刊上，论文标题为“Dual-targeting CAR-T cells with optimal co-stimulation and metabolic fitness enhance antitumor activity and prevent escape in solid tumors”。
GD2特异性CAR-T细胞和B7-H3特异性CAR-T细胞在体外靶向神经母细胞瘤，图片来自Nature Cancer, 2021, doi:10.1038/s43018-021-00244-2。
论文共同第一作者兼论文共同通讯作者、北卡罗来纳大学教堂山分校医学院博士后研究员Hongwei Du博士说，“肿瘤细胞的特点是抗原的混合表达，我们设计了双靶向T细胞，以最大限度地提高它们阻止肿瘤逃避免疫系统检测能力。此外，这些经过基因改造的T细胞也能够接收重要的信号，这在某种程度上是独特的，因为在让某些类型的免疫疗法克服实体瘤中发现的不友好的肿瘤环境方面一直存在许多挑战。”
这些作者使用了CAR-T细胞免疫疗法，这涉及从患者身上收集免疫系统中的T细胞，并在实验室中对它们进行基因再造，以便在将它们重新输注到患者体内时识别癌细胞表面上的靶标。
具体而言，这些作者将识别肿瘤细胞表达的两种抗原与两种关键的共刺激分子--- CD28和4-1BB---结合起来。CD28是一种在早期激活后在T细胞表面上表达的蛋白质，而4-1BB参与T细胞的生存和记忆形成。在临床研究中，CD28和4-1BB单独使用时，对血源性癌症患者同样有效。然而，CD28和4-1BB共刺激的组合似乎对实体瘤至关重要。Du的研究工作导致他们开发出有效传递这两种信号的方法。
这些作者首先在实验室中观察了神经母细胞瘤细胞，看它们对免疫细胞联合攻击的反应如何。鉴于实验室研究的积极结果，他们随后观察了植入神经母细胞瘤的小鼠，看看它们对经过基因改造后表达CD28和4-1BB的T细胞共同刺激的反应。的确，这些经过共刺激的T细胞对减少带有大量神经母细胞瘤的小鼠体内的癌症非常有效。
6.Hum Gene Ther：让CAR-T细胞表达腺苷脱氨酶，可提高它们治疗实体瘤的疗效
doi:10.1089/hum.2021.050
在一项新的研究中，来自美国南加州大学的研究人员发现了如何在CAR-T细胞疗法的基础上，同时刺激产生一种酶，从而提高T细胞攻击和摧毁实体癌的能力。相关研究结果于2021年8月25日在线发表在Human Gene Therapy期刊上，论文标题为“Adenosine Deaminase 1 Overexpression Enhances the Antitumor Efficacy of Chimeric Antigen Receptor-Engineered T Cells”。论文通信作者为南加州大学维特比工程学院的Pin Wang。论文第一作者为南加州大学博士生Zachary Dunn和Yun Qu。
正是在这项新的研究中，这些作者释放了他们的秘密武器来对抗肿瘤中的这种免疫抑制环境：腺苷脱氨酶（adenosine deaminase, ADA）。Dunn和他的同事们发现，通过对他们的CAR-T细胞进行基因改造，使之也释放出更多的ADA，肿瘤的免疫抑制微环境被打破，使这些杀癌T细胞能够更好地渗透癌症。Dunn说，“ADA将腺苷降解为肌苷，从而使其阻断CAR-T细胞疗法的能力失灵。我们预测，通过减少腺苷的数量，或加强T细胞对腺苷的抵抗力，它将提高CAR-T细胞的实体瘤疗效。”
在实验室里，当他们经过基因改造的CAR-T细胞也分泌ADA时，他们看到了有希望的结果，发现这有效地减少了T细胞衰竭，从而帮助这些细胞保持其杀癌能力。Dunn说，他的团队随后转向体内实验：他们研究了人类癌细胞在免疫力低下的小鼠体内的生长。Dunn说，“我们将我们的CAR-T细胞作为一种治疗剂，我们能够根据肿瘤的生长情况看到，ADA的过度表达增强了CAR-T细胞控制肿瘤的能力。”这意味着这些杀癌T细胞能够比以前更好地渗透到实体瘤中，同时也能在一段时间内控制住肿瘤。
7.Cell：实体瘤治疗重大进展！递送内源性RNA的CAR-T细胞可改善对实体瘤的治疗
doi:10.1016/j.cell.2021.08.004
嵌合抗原受体（CAR）T细胞（CAR-T）疗法利用经过基因改造的T细胞来治疗某些类型的癌症，但是由于较差的肿瘤浸润、功能衰竭和抗原匮乏，CAR-T细胞在治疗实体瘤时经常遭遇挑战，它们的疗效受到限制。CAR-T细胞需要识别癌细胞上的特定靶标来杀死它们。然而，癌细胞并不总是携带特异性的靶标，或者它们找到了隐藏靶标的方法，从而免受CAR-T细胞的攻击。递送模式识别受体激动剂是提高免疫功能的一种策略，然而，将这些激动剂靶向到免疫细胞是具有挑战性的，而且在癌细胞中脱靶信号可能是有害的。
在一项新的研究中，来自美国宾夕法尼亚大学佩雷尔曼医学院的研究人员发现作为一种自然发生的激活RIG-I/MDA5信号的内源性RNA，RN7SL1可以激活身体自身的天然T细胞，以寻找逃避CAR-T细胞识别的癌细胞。这可能有助于改善治疗实体瘤的努力，毕竟实体瘤占人类癌症的大多数。相关研究结果于2021年8月30日在线发表在Cell期刊上，论文标题为“The immunostimulatory RNA RN7SL1 enables CAR-T cells to enhance autonomous and endogenous immune function”。
图片来自Cell, 2021, doi:10.1016/j.cell.2021.08.004。
论文共同通讯作者、宾夕法尼亚大学佩雷尔曼医学院放射肿瘤学教授Andy J. Minn博士说，“CAR-T细胞通常就像没有后援的孤独士兵。然而，如果给予正确的工具，它们可以启动身体自身的免疫系统，并帮助它们对付单独使用CAR-T细胞所遗漏的癌细胞。”
第一种工具是一种称为RN7SL1的内源性RNA。当由CAR-T细胞递送给肿瘤时，RN7SL1模拟了病毒RNA。RN7SL1被部署在CAR-T细胞释放的胞外囊泡中并选择性地转移到先天免疫细胞中，并激活RIG-I/MDA5信号。就像病毒感染后，作为身体免疫系统的一个分支，先天免疫细胞在看到CAR-T细胞递送的RN7SL1后被激活。这些先天免疫细胞如今可以刺激身体的T细胞，动员它们加入对癌症的攻击。然而，与CAR-T细胞一样，身体的天然T细胞也需要在癌细胞上找到一种靶标来识别和攻击。因此，CAR-T细胞提供的第二种工具是外来抗原，这些外来抗原被“涂抹”在癌细胞的表面，本质上标志着它们被天然的T细胞杀死。
这些作者利用小鼠模型表明，用这种一箭双雕的方式武装CAR-T细胞，招募身体自身的免疫系统，可以防止肿瘤复发，即使许多癌细胞不能被单独的CAR-T细胞识别和杀死。因此，对 CAR-T细胞进行基因改造，使之递送RN7SL1和外来抗原，可能有助于打击实体瘤逃避CAR-T细胞的常见方式，从而增强疗效。
