2021-08-16
在过去的几十年中，基因改造的CAR-T细胞取得了令人兴奋的成就。特定CAR的添加使T细胞能够以MHC独立的方式鉴定特定肿瘤细胞。第四代CAR可以释放转基因产物，并具有增强的增殖能力和抗肿瘤功效。通过过继输注CAR-T细胞消除恶性血液病已取得显著成果，特别是在实现B细胞淋巴瘤和白血球持续性疾病消退方面。FDA随后批准了两种针对B细胞肿瘤抗原的CD19 CAR-T细胞产品，以对抗复发或难治性B细胞恶性肿瘤，掀起了CAR-T细胞研究的高潮。这些成就刺激了进一步应用CAR T细胞疗法对抗实体瘤的探索，并启动了许多临床前或临床研究来评估CAR-T细胞的作用。然而，CAR-T细胞治疗实体瘤的当前结果仍然不能令人满意。
在肿瘤细胞上选择合适的靶点非常关键，不仅会影响CAR-T细胞对肿瘤细胞的准确识别和清除，还会影响肿瘤的安全性治疗。由于某些靶标的正常组织也可能表达非特异性的肿瘤抗原，因此有可能受到靶标和肿瘤外毒性对正常组织的损害。为了提高安全性并减少脱靶毒性，许多注意力集中在优化具有改善的肿瘤抗原选择性和特异性的CAR构建体上。
一种提高特异性的方法是设计双特异性CAR-T细胞 ，其信号通路分别连接至共刺激信号和激活信号。只有当CAR-T细胞同时遇到两种在肿瘤上表达的抗原时，T细胞才能被激活以产生强大的作用。
同样，还研究了提高控制CAR-T细胞在特定条件下打开或关闭它们的能力。 开关CAR-T细胞被设计为仅在可诱导外来分子存在的条件下才有条件激活的策略准确控制CAR T细胞的活化。通过将CAR的关键识别和激活信号划分为不同的模块才能实现这种效果，这些模块只能与异二聚化小分子的应用相结合。使用由叶酸和氟树脂异硫氰酸酯（叶酸-FITC）组成的双功能小分子“开关”，CAR-T细胞可以特异性地识别过度表达叶酸受体的肿瘤细胞。
随后，一些研究提出了另一种抑制T细胞功能的方法，如果该毒性反应是通过工程自杀基因或使用抗体介导的杀伤而发生的，也称为非开关CAR-T细胞。一些研究已经致力于修饰CAR-T细胞以过表达促进炎症的细胞因子，例如IL-12，IL-15和IL-18，这些细胞被称为铠装CAR-T细胞。 与全身性注射刺激分子引起的毒性相反，这种方法可以安全地调节局部微环境。确认工程改造的T细胞分泌IL-12可诱导卵巢癌的增殖能力，生存能力和细胞毒性增加，以及对细胞凋亡和PD-L1诱导的功能抑制的抵抗力。在白血病模型中，还发现表达IL-15的抗CD19 CAR-T细胞达到持久性并诱导持续缓解，其机制可能与记忆细胞亚群的形成有关。同样，在神经母细胞瘤转移模型中，用IL-15优化GD2 CAR-T细胞可提高抗肿瘤能力。此外，有关分泌IL-18的CAR T细胞的相关研究表明，这些细胞具有增强的增殖和浸润能力，并且可以募集内源性免疫细胞来调节TME 。
还需要考虑其他将CAR-T细胞与抑制性分子隔离的策略，例如阻断CAR-T细胞和TME中的免疫抑制信号。 由于TGF-β信号传导是重要的抑制途径，因此促进抗肿瘤反应的可行替代方法是阻断TGF-β信号传导。一组发现，在临床前前列腺癌模型中，TGF-β显性负性受体（DNR）可以有效地保护CAR T细胞免受免疫抑制细胞因子的干扰，从而抑制信号转导。或者，用受体工程改造的CAR T细胞将TGF-β信号转化为4-1BB或IL-12刺激信号，发挥强大的抗肿瘤作用，并对免疫抑制信号产生抗性。另一小组还发现，TGF-βCAR T细胞具有增强的细胞毒性和增强的抗肿瘤免疫功能，可以保护相邻的免疫细胞免受TGF-β介导的免疫抑制作用。
同样，对胰腺癌模型的研究表明，表达倒置细胞因子受体的CAR T细胞可以促进T细胞存活。IL-4的细胞外部分 融合受体和IL-7受体的细胞内片段，将免疫抑制细胞因子信号转化为激活信号。诱导内源性抗肿瘤免疫反应和增强共刺激信号的方法也已被探索[56]。另外，诸如营养缺乏，低pH值和低氧等代谢紊乱是TME的另一个特征，而代谢竞争进一步限制了CAR-T细胞的活性。改革CART细胞的代谢途径可能是另一种策略。例如，在低氧条件下，可以稳定表达转录因子低氧诱导因子1-α（HIF-1α）。通过修饰CAR T细胞表达HIF-1α，这些细胞具有抗缺氧的能力，从而导致CAR表达增加和溶瘤作用改善抗肿瘤作用。
最近的研究集中在使用基因沉默技术，例如CRISPR / Cas9或短发夹RNA（shRNA），直接敲除CAR T细胞中编码抑制性受体PD-1的基因。例如，一组通过CRISPR/Cas9使抗CD19 CAR T细胞中的PD-1沉默，并在PD-L1阳性肿瘤模型中显示出挽救的T细胞活性和提高的抗肿瘤功效。MSLN CAR T细胞沉默PD-1基因导致内源性PD-1水平下调，T细胞扩增增强和肿瘤细胞裂解。
修饰CAR T细胞以表达转换受体似乎是克服免疫检查点或抑制分子的一种有吸引力的策略，这可以将抑制信号转换为刺激信号。通过将免疫抑制信号的胞外区域与激活的细胞内结构域融合来创建PD-1开关受体，并将PD-L1信号转化为刺激信号，从而抵抗T细胞功能障碍并促进肿瘤消退。还已经探索了改造具有显性负PD-1受体的CAR T细胞的尝试。由于缺乏跨膜区段和细胞内信号转导结构域，具有DNR的T细胞具有与内源性细胞受体竞争结合PD-1的能力，但不能转导抑制性信号。此外，已经证明可以释放PD-1 bloking抗体的工程CAR T细胞可以增强CAR T细胞的抗肿瘤作用。
尽管血液系统恶性肿瘤的缓解率很高，但患者在CAR T细胞治疗后仍缺乏持续缓解，最终会出现疾病复发。CAR-T细胞的功能与患者的临床结局密切相关，并且这些细胞在体内的激活，杀伤功能和持久性是受多种因素（例如肿瘤因素，T细胞因素和个体）影响的动态过程。因素。每个方面都可能影响CAR T细胞的应用，因此仅通过单调的方法似乎不足以解决这些复杂的因素。除了直接对T细胞进行遗传修饰外，还应探索克服CAR-T细胞扩增不足并增强体内持久性的替代策略。通过直接增强T细胞的功能或通过募集内源性免疫细胞以及重塑TME，组合疫苗，生物材料和溶瘤病毒的最新进展具有实现预期结果的良好应用前景。
通过特异性诱导T细胞攻击肿瘤，治疗性癌症疫苗已成为癌症治疗中的关键突破。一些研究发现，双特异性T细胞表达针对肿瘤的CAR和针对强免疫原（例如流感病毒）的内源性T细胞受体（TCR），它们在用免疫原疫苗免疫后显示出强大的扩增能力和抗肿瘤活性。
CAR-T细胞疗法结合生物材料
直接修饰CAR T细胞表达支持因子时存在一些缺点，例如操作复杂和不可控制的全身毒性。因此，迫切需要开发新的策略，而生物材料提供了潜在的补充途径。越来越多的研究人员正在不断探索一些基于纳米医学的方法，以改善过继注入的T细胞的功能。
合成的纳米颗粒可以设计成通过化学偶联的抗体或与靶细胞表面受体结合的配体将更大的基因货物或药物引导至体内靶细胞亚群。一些研究探索了脂质体在ACT中传递刺激分子的潜力。等用细胞因子或细胞特异性抗体修饰的聚乙二醇化脂质体转移货物并模拟T细胞扩增，并观察到体内T细胞的成功标记和显着扩增。最近，还开发了背包纳米颗粒以自分泌方式将支持药物与免疫细胞连接并增强细胞功能。蛋白质纳米凝胶是另一种生物材料，可以携带治疗物质并根据抗原识别释放货物。李堂等应用蛋白纳米凝胶将IL-15超级激动剂转运至TME，并观察到EGFR CAR-T细胞的效力显着提高，并改善了荷瘤小鼠的存活率。此外，纳米颗粒已经突破了长期体外制备CAR-T细胞的障碍。一组利用DNA纳米载体转移识别白血病细胞的CAR基因的研究人员发现，循环中的T细胞可以快速，准确地重新编程为原位抗原特异性T细胞，并达到相同的效果。
CAR-T细胞疗法与溶瘤病毒的结合
作为一种选择性感染肿瘤细胞的病毒，溶瘤病毒不仅直接裂解细胞，而且还通过募集免疫细胞并释放促炎分子来诱导内源性抗肿瘤免疫。此外，溶瘤病毒也可以修饰为平台形式以运送货物。因此，溶瘤病毒的联合治疗是恢复肿瘤免疫抑制和增强CAR T细胞功能的一种有前途的联合策略，尤其是使用溶瘤病毒将治疗药物或基因转运到TME。
CAR-T细 胞 疗法仍然是癌症治疗的潜在策略。 然而，迄今为止在实体瘤的治疗中还没有取得成功。 实体肿瘤带来的挑战，包括缺乏特异性肿瘤靶标，异质抗原表达，有限的浸润和抑制性TME，是阻碍CAR-T细胞疗法成功的主要因素。 各种精确和可控的方案是目前正在修改CAR结构。 而且，临床前模型中的组合治疗策略已经成功，表明了转化为临床应用的潜力，并且将来需要更多的临床研究来评估组合疗法的效果。
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