以下文章來(lái)源于Of Studies ，作者Of studies

在過(guò)去的十年中，嵌合抗原受體T細(xì)胞療法已成為抗擊癌癥的一種極有前景的免疫治療方法，對(duì)兒童和成人的復(fù)發(fā)/難治性血液系統(tǒng)惡性腫瘤表現(xiàn)出顯著的療效。CAR自然殺傷（CAR-NK）細(xì)胞補(bǔ)充了CAR-T細(xì)胞療法，提供了幾個(gè)獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。CAR-NK細(xì)胞不需要HLA兼容性，并且表現(xiàn)出較低的安全性問(wèn)題。此外，CAR-NK細(xì)胞有利于“現(xiàn)貨”治療，有比CAR-T細(xì)胞更方便的物流優(yōu)勢(shì)。CAR-T和CAR-NK細(xì)胞在血液系統(tǒng)惡性腫瘤中均顯示出一致和有希望的結(jié)果。

然而，對(duì)實(shí)體瘤的療效均受到諸多限制，原因包括有限的腫瘤遷移和浸潤(rùn)，以及免疫抑制性腫瘤微環(huán)境。

這篇綜述討論了CAR-T和CAR-NK細(xì)胞免疫療法的最新進(jìn)展和當(dāng)前挑戰(zhàn)，特別關(guān)注它們?cè)趯?shí)體瘤應(yīng)用中的障礙。并深入分析了CAR-NK細(xì)胞與CAR-T細(xì)胞相比的優(yōu)勢(shì)和缺點(diǎn)，并強(qiáng)調(diào)了CAR-NK的CAR優(yōu)化。

1、CAR的結(jié)構(gòu)

6款產(chǎn)品有效性如下

根據(jù)不同的設(shè)計(jì)理念和結(jié)構(gòu)組成，CAR可以分為五代：

• 第一代CAR（1st generation CAR）：主要由單鏈可變片段（scFv）構(gòu)成的抗原結(jié)合域和CD3ζ鏈構(gòu)成的T細(xì)胞激活域組成。這些CAR的設(shè)計(jì)相對(duì)簡(jiǎn)單，能夠使T細(xì)胞識(shí)別特定的腫瘤抗原，并通過(guò)CD3ζ鏈直接激活T細(xì)胞。第一代CAR-T細(xì)胞在臨床試驗(yàn)中顯示出有限的增殖、植入和細(xì)胞毒性，導(dǎo)致臨床效果不佳。
• 第二代CAR（2nd generation CAR）：在第一代的基礎(chǔ)上增加了共刺激信號(hào)域，如4-1BB或CD28信號(hào)域，以增強(qiáng)T細(xì)胞的激活和增殖。這些共刺激信號(hào)域能夠提供額外的信號(hào)，從而改善CAR-T細(xì)胞的持久性和效力。
• 第三代CAR（3rd generation CAR）：結(jié)合了第二代CAR的特點(diǎn)，同時(shí)包含4-1BB和CD28兩個(gè)共刺激信號(hào)域。這種設(shè)計(jì)旨在進(jìn)一步增強(qiáng)CAR-T細(xì)胞的活性和功能，提高其對(duì)腫瘤細(xì)胞的殺傷能力。
• 第四代CAR（4th generation CAR）：結(jié)合前三代特點(diǎn)，不僅能夠識(shí)別和殺死腫瘤細(xì)胞，還能分泌細(xì)胞因子，如IL-12，以增強(qiáng)局部的免疫反應(yīng)。這種CAR設(shè)計(jì)旨在通過(guò)分泌細(xì)胞因子來(lái)激活和招募更多的免疫細(xì)胞參與抗腫瘤反應(yīng)。
• 第五代CAR（5th generation CAR）：第五代CAR-T細(xì)胞的設(shè)計(jì)更加復(fù)雜，可能包括多個(gè)細(xì)胞因子的共表達(dá)，或者結(jié)合了特定的免疫調(diào)節(jié)策略，如PD-1/PD-L1的阻斷。這些CAR-T細(xì)胞旨在通過(guò)多種機(jī)制增強(qiáng)T細(xì)胞的抗腫瘤活性，同時(shí)減少T細(xì)胞耗竭和提高T細(xì)胞在腫瘤微環(huán)境中的存活率。

每一代CAR的設(shè)計(jì)都旨在解決前一代CAR在臨床應(yīng)用中遇到的問(wèn)題，如持久性、療效和安全性等。隨著研究的深入和技術(shù)的進(jìn)步，CAR-T和CAR-NK細(xì)胞療法正在不斷發(fā)展，以提高對(duì)癌癥的治療效果。

2、CAR-T面臨的挑戰(zhàn)和攻克實(shí)體瘤的工程策略

CAR-T細(xì)胞療法在治療實(shí)體瘤方面面臨多重挑戰(zhàn)，主要包括以下幾點(diǎn)：

1.腫瘤異質(zhì)性（Tumor Heterogeneity）：實(shí)體瘤內(nèi)部存在高度的異質(zhì)性，腫瘤細(xì)胞可能表達(dá)不同的抗原，使得單一靶向策略容易因抗原逃逸而失敗。

2.腫瘤浸潤(rùn)和滲透（Tumor Infiltration）：實(shí)體瘤的微環(huán)境，包括纖維化基質(zhì)和異常血管，構(gòu)成了物理屏障，阻礙CAR-T細(xì)胞的浸潤(rùn)和滲透。

3.免疫抑制性腫瘤微環(huán)境（Immuno-Suppressive TME）：實(shí)體瘤微環(huán)境中存在多種免疫抑制性細(xì)胞和因子，如調(diào)節(jié)性T細(xì)胞（Tregs）、骨髓源抑制細(xì)胞（MDSCs）以及免疫抑制配體和因子（如PD-L1、TGF-β和腺苷），這些因素抑制CAR-T細(xì)胞的活性、增殖和持久性。

為了克服這些挑戰(zhàn)，研究人員開(kāi)發(fā)了多種工程策略：

1.多靶點(diǎn)靶向策略（Multi-Targeting Strategies）：通過(guò)組合不同CAR-T細(xì)胞產(chǎn)品或開(kāi)發(fā)能夠同時(shí)識(shí)別多個(gè)抗原的CAR-T細(xì)胞（如雙特異性CAR或TanCAR），來(lái)減少抗原逃逸現(xiàn)象。

2.增強(qiáng)CAR-T細(xì)胞的遷移和浸潤(rùn)（Enhancing Trafficking and Infiltration）：通過(guò)基因工程改造CAR-T細(xì)胞，使其表達(dá)特定的趨化因子受體，如CXCR4、CCR4或CCR2b，以增強(qiáng)其向腫瘤組織的遷移能力。

3.阻斷免疫檢查點(diǎn)（Blocking Immune Checkpoints）：通過(guò)基因編輯或共給予免疫檢查點(diǎn)抑制劑（如抗PD-1/PD-L1抗體），來(lái)逆轉(zhuǎn)CAR-T細(xì)胞的功能障礙。

4.增強(qiáng)CAR-T細(xì)胞的抗腫瘤功能（Enhancing Anti-Tumor Function）：通過(guò)共刺激信號(hào)域的優(yōu)化、分泌刺激性細(xì)胞因子（如IL-12、IL-18或IL-15）或調(diào)節(jié)T細(xì)胞內(nèi)源性遺傳調(diào)節(jié)因子，來(lái)增強(qiáng)CAR-T細(xì)胞的抗腫瘤活性。

5.提高臨床安全性（Improving Clinical Safety）：通過(guò)引入“自殺基因”或開(kāi)發(fā)可切換的CAR-T細(xì)胞，以減少細(xì)胞因子釋放綜合征（CRS）和神經(jīng)毒性等嚴(yán)重副作用。

這些策略的發(fā)展和應(yīng)用有望提高CAR-T細(xì)胞療法在實(shí)體瘤治療中的有效性和安全性。

3、評(píng)價(jià)CAR-NK細(xì)胞療法的代表性臨床試驗(yàn)

4、改善CAR-NK細(xì)胞治療實(shí)體瘤的當(dāng)前挑戰(zhàn)和持續(xù)策略

A.細(xì)胞遷移（Cell Trafficking）：CAR-NK細(xì)胞在有效靶向?qū)嶓w瘤時(shí)面臨的一個(gè)主要挑戰(zhàn)是細(xì)胞遷移能力。圖中可能展示了不同的策略，比如通過(guò)基因工程改造CAR-NK細(xì)胞以表達(dá)特定的趨化因子受體，增強(qiáng)其向腫瘤組織的遷移能力。

B.腫瘤微環(huán)境（Tumor Microenvironment, TME）：實(shí)體瘤的微環(huán)境對(duì)NK細(xì)胞功能有抑制作用。圖中可能描述了如何通過(guò)藥理學(xué)抑制或基因工程手段來(lái)克服TME中的免疫抑制因素，例如通過(guò)抑制TGF-β或通過(guò)基因編輯減少免疫抑制細(xì)胞的影響。

C.NK細(xì)胞的持久性（NK Cell Persistence）：NK細(xì)胞在體內(nèi)的持久性較短，這對(duì)于CAR-NK細(xì)胞治療是一個(gè)挑戰(zhàn)。圖中展示了如何通過(guò)基因工程改造CAR-NK細(xì)胞，如使其表達(dá)IL-15等細(xì)胞因子，以增強(qiáng)其在體內(nèi)的持久性和抗腫瘤活性。

D.CAR構(gòu)建的優(yōu)化（Optimizing CAR Constructs）：展示了針對(duì)NK細(xì)胞信號(hào)傳導(dǎo)優(yōu)化的CAR構(gòu)建，包括不同的胞外scFv結(jié)構(gòu)域、跨膜區(qū)和胞內(nèi)共刺激域的選擇，以提高CAR-NK細(xì)胞的療效。

E.不同的NK細(xì)胞來(lái)源（Different Sources of NK Cells）：討論了不同的NK細(xì)胞來(lái)源，包括NK-92細(xì)胞系、外周血、臍帶血、造血干細(xì)胞和誘導(dǎo)多能干細(xì)胞（iPSC），以及這些來(lái)源的優(yōu)缺點(diǎn)。

F.增強(qiáng)CAR-NK細(xì)胞功能的替代策略（Alternative Strategies for Enhancing CAR-NK Cell Function）：通過(guò)基因編輯技術(shù)增強(qiáng)NK細(xì)胞的抗腫瘤活性，例如通過(guò)CRISPR技術(shù)敲除特定的抑制基因或過(guò)表達(dá)增強(qiáng)NK細(xì)胞活性的基因。

5、CAR-NK結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與優(yōu)化藍(lán)圖

6、CAR-T和CAR-NK細(xì)胞的優(yōu)勢(shì)和局限性

CAR-T細(xì)胞的優(yōu)勢(shì)和局限性：

優(yōu)勢(shì)：

1. 長(zhǎng)期腫瘤控制：CAR-T細(xì)胞能夠提供長(zhǎng)期的腫瘤控制能力，因?yàn)樗鼈兛梢蚤L(zhǎng)期存在于體內(nèi)并持續(xù)對(duì)腫瘤細(xì)胞進(jìn)行監(jiān)控和攻擊。
2. 個(gè)性化治療：CAR-T細(xì)胞通常來(lái)源于患者自身（自體）的T細(xì)胞，這意味著它們可以被設(shè)計(jì)為特異性識(shí)別患者腫瘤上的特定抗原。
3. 強(qiáng)大的攻擊力：T細(xì)胞具有強(qiáng)大的攻擊力，能夠直接殺死腫瘤細(xì)胞。

局限性：

1. 細(xì)胞因子釋放綜合征（CRS）：CAR-T細(xì)胞治療可能引起CRS，這是一種可能危及生命的系統(tǒng)性炎癥反應(yīng)。
2. 神經(jīng)毒性：一些CAR-T細(xì)胞治療與神經(jīng)毒性相關(guān)，可能導(dǎo)致認(rèn)知和神經(jīng)系統(tǒng)的副作用。
3. 移植物抗宿主�。℅vHD）：使用異體T細(xì)胞時(shí)，存在GvHD的風(fēng)險(xiǎn)，即移植的T細(xì)胞攻擊宿主組織。
4. 制造過(guò)程復(fù)雜：CAR-T細(xì)胞的制造過(guò)程復(fù)雜、耗時(shí)且成本高，通常需要幾周時(shí)間。
5. 腫瘤抗原逃逸：腫瘤可能通過(guò)改變或丟失CAR-T細(xì)胞靶向的抗原來(lái)逃避免疫攻擊。

CAR-NK細(xì)胞的優(yōu)勢(shì)和局限性

優(yōu)勢(shì)：

1. 低風(fēng)險(xiǎn)GvHD：CAR-NK細(xì)胞不涉及T細(xì)胞受體（TCR），因此使用異體NK細(xì)胞時(shí)不會(huì)引起GvHD。
2. “現(xiàn)成的”制造：CAR-NK細(xì)胞可以批量生產(chǎn)，提供“現(xiàn)成的”治療選項(xiàng)，這可能降低成本并加快治療進(jìn)程。
3. 減少CRS和神經(jīng)毒性：與CAR-T細(xì)胞相比，CAR-NK細(xì)胞治療引起的CRS和神經(jīng)毒性風(fēng)險(xiǎn)較低。
4. 多種腫瘤識(shí)別機(jī)制：NK細(xì)胞可以通過(guò)多種機(jī)制識(shí)別和殺死腫瘤細(xì)胞，包括抗原依賴和抗原非依賴的方式。

局限性：

1. 壽命短：NK細(xì)胞在體內(nèi)的壽命較短，可能需要多次輸注以維持治療效果。
2. 實(shí)體瘤浸潤(rùn)能力有限：NK細(xì)胞可能難以有效地滲透和浸潤(rùn)實(shí)體瘤，這限制了它們對(duì)腫瘤的攻擊能力。
3. 抗腫瘤效果可能有限：由于NK細(xì)胞的殺傷機(jī)制與T細(xì)胞不同，它們對(duì)某些類(lèi)型的腫瘤可能不如CAR-T細(xì)胞有效。
4. 病毒轉(zhuǎn)導(dǎo)效率低：NK細(xì)胞對(duì)病毒轉(zhuǎn)導(dǎo)的抵抗力較強(qiáng)，這可能影響CAR-NK細(xì)胞的制造效率。
5. 抗原特異性問(wèn)題：與CAR-T細(xì)胞一樣，CAR-NK細(xì)胞也面臨腫瘤抗原逃逸的問(wèn)題。

小結(jié)

FDA最近對(duì)獲批的CAR-T細(xì)胞產(chǎn)品發(fā)出了警告，因?yàn)樵谝恍〔糠纸邮蹸AR-T治療的患者中觀察到了T細(xì)胞惡性腫瘤。盡管這類(lèi)事件的總體發(fā)生率較低，但在6種獲批的CAR-T細(xì)胞療法中有5種產(chǎn)品反復(fù)報(bào)告了這種情況，導(dǎo)致FDA對(duì)這些療法增加了一類(lèi)全面的警告標(biāo)簽。

在這些病例中，有三例已經(jīng)被證明癌細(xì)胞含有CAR，表明輸入治療的惡性轉(zhuǎn)化是關(guān)鍵原因。然而，這種惡性轉(zhuǎn)化似乎是一個(gè)罕見(jiàn)事件，鑒于目前CAR療法臨床指示的廣泛擴(kuò)展，包括早期治療階段的癌癥和其他疾病，包括自身免疫疾病和HIV，對(duì)罕見(jiàn)不良事件的評(píng)估將變得更加重要。

生物技術(shù)發(fā)展與臨床試驗(yàn)數(shù)據(jù)之間的動(dòng)態(tài)而積極的交流是推動(dòng)CAR-T和CAR-NK療法向下一代癌癥治療演進(jìn)的關(guān)鍵，最終將帶來(lái)患者治療效果的改善。

參考文獻(xiàn)：Peng L, Sferruzza G, Yang L, Zhou L, Chen S. CAR-T and CAR-NK as cellular cancer immunotherapy for solid tumors. Cell Mol Immunol. 2024;21(10):1089-1108. doi:10.1038/s41423-024-01207-0.