CAR T发展与结构设计十全大总结
你能想象吗?身体里的免疫细胞竟然能被改造成 “抗癌特种兵”!嵌合抗原受体 T 细胞(CAR T)疗法,就干了这么一件酷事儿!它属于过继性 T 细胞疗法这个 “免疫治疗大家族”,概念早在 20 世纪 80 年代就诞生啦,是以色列科学家 Eshhar 等人的 “脑洞结晶”。简单来说,就是把抗体识别抗原的那部分和 T 细胞受体连在一起,让 T 细胞秒变 “火眼金睛”,专门盯着肿瘤细胞一顿猛揍!
经过好几代技术的 “升级打怪”,CAR T 细胞变得越来越厉害。最开始只有单一信号,现在已经进化到多信号共刺激,还能自己分泌细胞因子来给自己 “加油打气”。如今,它已经是治疗血液系统恶性肿瘤的 “得力战将”,在实体瘤治疗领域也崭露头角,潜力无限。
1.1 过继性 T 细胞疗法:免疫细胞的 “特训计划”
过继性 T 细胞疗法(Adoptive T - cell therapy, ACT),就是利用患者自身的 T 细胞来对抗恶性肿瘤,这就像是把患者体内的免疫小兵拉出来特训,让它们变得更强,然后再送回身体里去打坏蛋。
ACT 的核心步骤就像一场有趣的 “细胞游戏”:先把患者体内的 T 细胞分离出来,放到体外这个 “训练营” 里进行扩增、基因改造或者激活,让它们的抗肿瘤能力 “蹭蹭” 上涨,最后再把这些 “超级 T 细胞” 回输到患者体内。ACT 主要有以下几种 “秘密武器”:
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肿瘤浸润性淋巴细胞(TILs):从肿瘤组织里 “揪” 出来的 T 细胞,在体外扩增后再杀回肿瘤组织,就像一群熟悉敌人老巢的特种兵。
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嵌合抗原受体 T 细胞(CAR T 细胞):通过基因工程技术给 T 细胞装上一个 “导航系统”(CAR),让它能精准识别肿瘤细胞表面的抗原,然后发动攻击。
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转基因肿瘤特异性 T 细胞受体 T 细胞(TCR T 细胞):给 T 细胞进行基因改造,让它表达能特异性识别肿瘤抗原的 TCR,就像给 T 细胞配上了一把专属的 “杀敌利刃”。
嵌合抗原受体(Chimeric Antigen Receptor, CAR)可是个厉害的 “人工小能手”,它是通过基因工程把不同受体的结构域组合在一起形成的。CAR 主要有以下几个 “豪华装备”:
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细胞外抗原识别域:通常来自单克隆抗体的单链可变片段(scFv),它能像一个超级探测器,不用借助 MHC 就能识别肿瘤细胞表面的抗原。很多肿瘤细胞会通过下调 MHC I 类分子来 “躲猫猫”,逃避人体免疫系统的监视,而 CAR T 细胞的这个非限制性识别能力就完美解决了这个问题。
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铰链区:连接抗原识别域和跨膜域,就像一个灵活的关节,为 CAR 的表达和抗原结合功能提供了足够的灵活性。铰链区的长度还会影响免疫突触的形成,而免疫突触可是 CAR T 细胞发挥功能的关键,所以铰链区的作用不容小觑。
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跨膜区:把 CAR 稳稳地锚定在细胞膜上,它的序列通常来自 CD4、CD8 或 CD28 等分子。跨膜区的结构会影响 CAR 的二聚化,而二聚化又和信号传导有关,所以跨膜区也是 CAR T 细胞功能的重要 “调节者”。
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细胞内信号传导区:这里面包含 CD3ζ 链和共刺激信号域(如 CD28、4 - 1BB 等)。CD3ζ 链上有三个免疫受体酪氨酸基激活基序(ITAMs),一旦被磷酸化,就会像吹响了战斗的号角,招募激酶并启动 TCR 信号传导级联反应。共刺激信号域则通过 PI3K/Akt、MAPK 等信号通路,影响 T 细胞的激活、细胞毒性、增殖、持久性、代谢活性和细胞因子分泌等功能,就像给 T 细胞的战斗能力加上了各种 “增益 buff”。
CAR T 细胞的激活机制和 TCR 信号传导有点像,就像一场细胞内的 “信号接力赛”。当 CAR 的抗原识别域和靶抗原结合时,CAR 就会发生多聚化,开始模拟 TCR 信号传导。CD3ζ 链上的 ITAMs 被 Src 家族激酶 LCK 磷酸化后,就会招募 ZAP70 等下游信号分子,接着激活 LAT、PLC - γ 等信号通路,最后导致 NFκB、AP - 1 和 NFAT 等转录因子被激活,这场 “接力赛” 就完成了。
不过,CAR 信号传导和 TCR 信号传导也有不同之处。在 CAR 信号传导中,CD28 和 4 - 1BB 等共刺激信号域的激活方式存在差异。CD28 信号域的激活依赖于 LCK,而 4 - 1BB 信号域和 LCK 的结合比较弱。这种差异导致了两种 CAR T 细胞在早期激活信号强度、细胞因子分泌、细胞毒性功能和持久性等方面表现不同,就像两个选手虽然都在跑接力赛,但速度和耐力不太一样。
1.2.3 作用机制:CAR T 细胞的 “抗癌三十六计”
CAR T 细胞发挥抗肿瘤作用的方式可不少,就像有 “抗癌三十六计”:
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直接细胞毒性:CAR T 细胞识别并结合靶细胞后,就像一个勇敢的战士,通过释放穿孔素和颗粒酶(如颗粒酶 B)诱导靶细胞凋亡。此外,它还能通过 Fas - FasL 轴介导靶细胞死亡,这可是它的 “秘密杀招”。
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细胞因子分泌:CAR T 细胞激活后会像一个勤劳的小蜜蜂,分泌多种细胞因子,如 TNF - α、IFN - γ、IL - 2 和 IL - 6 等。这些细胞因子不仅能增强 CAR T 细胞自身的抗肿瘤活性,还能激活和招募其他免疫细胞(如 NK 细胞、B 细胞和巨噬细胞)一起参与抗肿瘤反应,就像在战场上召唤了一群援军。不过,细胞因子分泌太多也会带来麻烦,可能导致细胞因子释放综合征(CRS)等严重的不良反应,就像援军太多把战场搞乱了。
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间接抗肿瘤作用:CD4+ CAR T 细胞通过分泌 IFN - γ 等细胞因子激活巨噬细胞,让巨噬细胞的吞噬功能大增,还能上调肿瘤细胞表面的 MHC I 类分子表达,让肿瘤细胞更容易被免疫系统发现。此外,IFN - γ 还能上调肿瘤细胞表面的 Fas 受体表达,增强 CAR T 细胞通过 Fas - FasL 介导的细胞毒性作用,这就像是给敌人设了一个 “双重陷阱”。
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