手術(shù)、放療、化療是目前腫瘤治療的三大常規(guī)方法，它們都對腫瘤治療做出了巨大的貢獻(xiàn)，而且目前也取得了很大的進(jìn)步，但不可否認(rèn)的是它們都會對人體正常組織造成一定的損傷，而術(shù)后并發(fā)癥和放化療副反應(yīng)也是廣大腫瘤患者不得不面對的現(xiàn)實(shí)問題。
腫瘤免疫治療是近年來醫(yī)學(xué)領(lǐng)域最具前景的研究方向之一，不同于傳統(tǒng)的腫瘤治療，免疫療法的作用對象是免疫細(xì)胞，主要靠激發(fā)人體免疫系統(tǒng)，動員免疫細(xì)胞發(fā)揮抗腫瘤作用，因此它在靶向腫瘤細(xì)胞的同時(shí)極少損傷正常組織，在惡性腫瘤治療方面取得了一系列突破性成果而得到了廣泛的關(guān)注。
2013年，全球頂尖的《科學(xué)》雜志評出腫瘤治療方面的十大科技突破，其中免疫治療高居榜首，而CAR-T細(xì)胞治療作為目前過繼性細(xì)胞免疫治療的杰出代表在血液腫瘤等惡性腫瘤的治療中取得了令人振奮的臨床療效，更是成為目前腫瘤免疫治療的研究熱點(diǎn)。2017年，被稱為“CAR-T代言人”的美國賓夕法尼亞大學(xué)的Carl June教授獲授也因此榮獲了本年度美國臨床腫瘤學(xué)會(ASCO)最重要的Karnofsky大獎。
手術(shù)、放療、化療是目前腫瘤治療的三大常規(guī)方法，它們都對腫瘤治療做出了巨大的貢獻(xiàn)，而且目前也取得了很大的進(jìn)步，但不可否認(rèn)的是它們都會對人體正常組織造成一定的損傷，而術(shù)后并發(fā)癥和放化療副反應(yīng)也是廣大腫瘤患者不得不面對的現(xiàn)實(shí)問題。
T細(xì)胞是人體抗腫瘤免疫的主力軍
CAR-T，全稱Chimeric Antigen Receptor T-Cell Immunotherapy，即嵌合抗原受體的T細(xì)胞免疫治療。
要想弄清CAR-T的來龍去脈和理解其如何發(fā)揮抗腫瘤作用，首先需要了解T淋巴細(xì)胞（簡稱T細(xì)胞，因其在胸腺（Thymus）中分化成熟而得名）是如何活化并殺傷腫瘤細(xì)胞的。
人體特異性免疫可分為體液免液和細(xì)胞免疫兩大類，目前一般認(rèn)為細(xì)胞免疫在抗腫瘤免疫中占主要地位，而T細(xì)胞作為細(xì)胞免疫中的主力軍，是功能最強(qiáng)大的免疫細(xì)胞，也是殺傷腫瘤細(xì)胞最有力的武器。
T細(xì)胞通過T細(xì)胞受體（T cell receptor，TCR）識別腫瘤抗原，TCR常和另一種細(xì)胞分子CD3以TCR-CD3復(fù)合物形式存在于T細(xì)胞表面，TCR的功能主要是識別抗原，而CD3的功能主要是將TCR識別的抗原信號由T細(xì)胞表面由外向內(nèi)傳遞以引起T細(xì)胞的活化。
但是TCR不能直接識別腫瘤抗原，而是必須先由腫瘤細(xì)胞將腫瘤抗原加工成抗原肽片段，然后再由腫瘤細(xì)胞自身的MHC分子將此抗原肽片段提呈給T細(xì)胞。
MHC（Major Histocompatibility Complex）即主要組織相容復(fù)合體，在人類稱為人類白細(xì)胞抗原（Human Leukocyte Antigen，HLA ），是絕大多數(shù)細(xì)胞表面上都存在的一種分子，它們就像細(xì)胞的“身份證”一樣，向T細(xì)胞展示細(xì)胞內(nèi)部的抗原肽片段，而這個(gè)過程就叫做抗原提呈。任何個(gè)體的T細(xì)胞都只能識別由自身MHC分子提呈的抗原肽，而這種T細(xì)胞抗原識別的的特征也被稱為自身MHC限制性。簡言之，T細(xì)胞猶如九五之尊的皇帝，沒有他信任的自己人的引薦，一般人是不可能隨便接近他的。
長期以來，人們一直夢想著通過人體自身的免疫系統(tǒng)，讓T細(xì)胞對腫瘤細(xì)胞進(jìn)行特異性殺傷，從而實(shí)現(xiàn)徹底殺滅腫瘤而又不傷正常細(xì)胞的遠(yuǎn)大目標(biāo)。
但是，正所謂“理想很豐滿，現(xiàn)實(shí)很骨感”。雖然理論上T細(xì)胞在抗腫瘤免疫中有著得天獨(dú)厚的巨大優(yōu)勢，但天然的、未經(jīng)修飾的T細(xì)胞在殺傷腫瘤細(xì)胞方面也存在三大缺陷，從而一直制約其發(fā)展而無法在臨床得以真正有效應(yīng)用。
（一）因?yàn)門細(xì)胞受體所具有的獨(dú)特結(jié)構(gòu)和識別機(jī)制，使得T細(xì)胞不能直接識別腫瘤抗原，而具有MHC限制性；
（二）識別了腫瘤抗原的初始T細(xì)胞必須依靠共刺激分子激活才能最終轉(zhuǎn)化為能夠特異性殺傷腫瘤細(xì)胞的效應(yīng)T細(xì)胞；
（三）在沒有外界干預(yù)的情況下，人體內(nèi)可以特異性識別腫瘤細(xì)胞的T細(xì)胞數(shù)目微乎其微，而且殺傷活性也很低。
CAR-T細(xì)胞治療誕生的神奇之旅
在洞悉T細(xì)胞殺傷腫瘤細(xì)胞的自然途徑之后，科學(xué)家們不禁自問，如果采用某種方法對T細(xì)胞進(jìn)行改造，使之可以直接識別腫瘤抗原且外源性加入共刺激分子，那是否意味著可以克服以上T細(xì)胞的三大缺陷進(jìn)而真正用于臨床呢？
問題一：如何讓T細(xì)胞可以直接識別腫瘤抗原？
解決方案：將合成生物學(xué)、腫瘤免疫學(xué)、基因重組技術(shù)及遺傳改造技術(shù)等相關(guān)知識技能融合在一起而造出一個(gè)人造受體（CAR）
對于第一個(gè)關(guān)鍵問題的解決，即怎么才能使T細(xì)胞可以直接識別腫瘤抗原，應(yīng)歸功于被稱為“CAR-T之父”的以色列教授Zelig Eshhar。
其實(shí)很早以前人們就發(fā)現(xiàn)，B淋巴細(xì)胞（簡稱B細(xì)胞，因其在骨髓（Bone）中分化成熟而得名）可以通過其B細(xì)胞受體直接識別腫瘤抗原。
進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，因?yàn)樗谏锕δ苌蠈儆诳贵w，所以才能直接識別抗原，而這也是B細(xì)胞抗瘤最大的優(yōu)勢所在，可惜B細(xì)胞在抗腫瘤免疫中只居于輔助地位，而T細(xì)胞才是殺滅腫瘤細(xì)胞的最有力的武器。
于是有人就想，如果將二者聯(lián)合起來，那豈不是既可直接識別腫瘤抗原，又可最強(qiáng)殺滅腫瘤細(xì)胞，從而達(dá)到最佳的抗癌療效嗎？
而這種原本近乎天方夜譚的想法，直到天才Zelig Eshhar開創(chuàng)性地將合成生物學(xué)、腫瘤免疫學(xué)、基因重組技術(shù)及遺傳改造技術(shù)等相關(guān)知識技能融合在一起而造出第一個(gè)人造受體（CAR），才最終將想象變成了現(xiàn)實(shí)，而這也從真正意義上宣告了第一代CAR-T時(shí)代的到來。
這是第一代CAR-T的一個(gè)結(jié)構(gòu)示意圖，從圖中可以看出這種人造受體（CAR）一般由三大要件組成：
第一要件是胞外抗原結(jié)合區(qū)，可以直接識別腫瘤抗原。
第二要件是跨膜區(qū)，可以起到固定CAR的作用。
第三要件是胞內(nèi)信號轉(zhuǎn)導(dǎo)區(qū)，可以將識別的腫瘤抗原信號由外向內(nèi)傳遞從而引起T細(xì)胞的活化。
因?yàn)檫@種人造受體是用T細(xì)胞受體改裝的，而且在其胞外段嵌合上了能夠直接識別腫瘤抗原的結(jié)構(gòu)，因此也被稱為嵌合抗原受體（Chimeric Antigen Receptor, CAR），顧名思義，可以簡單地理解為是一種嵌合了能夠直接識別腫瘤抗原結(jié)構(gòu)的人造受體。
但是，經(jīng)過人工改造的CAR-T細(xì)胞雖然可以直接識別腫瘤抗原，并將識別的腫瘤抗原信號由外向內(nèi)轉(zhuǎn)導(dǎo)給T細(xì)胞，但如果沒有共刺激分子的激活，初始T細(xì)胞就難以最終轉(zhuǎn)化為能夠特異性殺傷腫瘤細(xì)胞的效應(yīng)T細(xì)胞。
而這正是第一代CAR的最大缺點(diǎn)所在，由于Ｔ細(xì)胞無法完全活化和增殖，體內(nèi)存活時(shí)間不超過1周而無法持續(xù)抗腫瘤，因此臨床效果不理想而逐漸被人們淡忘。
問題二：如何引入共刺激分子激活T細(xì)胞？
解決方案：在第一代CAR的基礎(chǔ)上再引入一個(gè)共刺激分子。
這個(gè)問題的解決主要?dú)w功于前述的“CAR-T代言人”——美國賓夕法尼亞大學(xué)的Carl H. June教授。
因?yàn)榈谝粋€(gè)問題已經(jīng)解決，所以這個(gè)問題相對就好解決多了，只需要在第一代CAR的基礎(chǔ)上再引入一個(gè)共刺激分子即可，而此升級的二代CAR可以使T細(xì)胞充分活化、增殖而最終分化為可以殺滅腫瘤細(xì)胞的效應(yīng)T細(xì)胞。
問題三：如何增加效應(yīng)T細(xì)胞的數(shù)量和殺瘤活性？
解決方案：二代CAR“一鍵激活”、高效反應(yīng)的特點(diǎn)可以完美解決。
第二代CAR-T技術(shù)最大優(yōu)勢在于不僅T細(xì)胞可以直接識別抗原，而且由于同時(shí)具有“識別-共刺激-激活”三大功能區(qū)，所以具有“一鍵激活”、高效反應(yīng)的特點(diǎn)。
實(shí)踐證明，用第二代CAR-T技術(shù)獲得的效應(yīng)T細(xì)胞的數(shù)量、靶向性、殺傷活性和持久性均可大大提高，在臨床中也獲得了很好的療效。目前臨床上廣泛采用的也正是第二代CAR-T技術(shù)。
第三代CAR在第二代CAR的基礎(chǔ)上再加上了一個(gè)共刺激分子，與第二代CAR 相比，T 細(xì)胞活化、增殖、分泌細(xì)胞因子及細(xì)胞毒素作用更強(qiáng)，但靶向識別特異性降低，低親和分子亦可促進(jìn) T 細(xì)胞活化，從而更容易產(chǎn)生“細(xì)胞因子風(fēng)暴”等不良反應(yīng)。
第四代CAR在第三代CAR的基礎(chǔ)上，通過聯(lián)合細(xì)胞因子，如IL-12等，進(jìn)一步強(qiáng)化免疫應(yīng)答，或者裝入一個(gè)自殺基因，當(dāng)不良反應(yīng)過強(qiáng)或者未來體內(nèi)的CAR-Ｔ細(xì)胞成為麻煩的時(shí)候用藥物讓CAR-Ｔ細(xì)胞自我毀滅。
CAR-T細(xì)胞治療的基本流程
從腫瘤患者自身血液收集T細(xì)胞，通過基因重組技術(shù)獲得CAR結(jié)構(gòu)，再在體外通過轉(zhuǎn)染技術(shù)（目前一般采用病毒轉(zhuǎn)染）將CAR基因定向轉(zhuǎn)入T細(xì)胞的基因組中，T細(xì)胞就可以表達(dá)相應(yīng)的CAR 結(jié)構(gòu)。將轉(zhuǎn)染后經(jīng)過純化和大規(guī)模擴(kuò)增的CAR-T細(xì)胞再注入到腫瘤患者體內(nèi)，便會在腫瘤患者體內(nèi)增殖并殺死具有相應(yīng)特異性抗原的腫瘤細(xì)胞。
以靶向CD19治療B細(xì)胞淋巴瘤為例，CAR-Ｔ的臨床應(yīng)用過程大致是這樣的：
1
采集外周血。即從CD19（+）的B細(xì)胞淋巴瘤患者外周血采集T細(xì)胞。因?yàn)镃AR-Ｔ是用自體的Ｔ細(xì)胞轉(zhuǎn)染而成的產(chǎn)品，所以要從外周血中分離出所需要的Ｔ細(xì)胞，然后送到生產(chǎn)車間去培養(yǎng)和轉(zhuǎn)染，這個(gè)過程大約一到兩周。
2
化療預(yù)處理。預(yù)處理的目的是清除體內(nèi)的淋巴細(xì)胞，為即將回輸?shù)腃AR-Ｔ細(xì)胞騰出空間，因?yàn)槲覀冾A(yù)期CAR-Ｔ細(xì)胞回輸后會有一個(gè)顯著的體內(nèi)擴(kuò)增的過程，需要為其創(chuàng)造一個(gè)適合生存的環(huán)境。做法是在CAR-Ｔ回輸?shù)褂?jì)時(shí)的第七至第四天，采用小劑量的的環(huán)磷酰胺和氟達(dá)拉濱化療。
3
CAR-Ｔ回輸。不同的研究中有不同的做法，如可以連續(xù)三天分三次回輸，第一天10%，第二天30%，第三天60%，回輸?shù)腃AR-Ｔ細(xì)胞數(shù)量大約是1x106/kg左右，可根據(jù)患者腫瘤負(fù)荷大小進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，以期取得更好地療效。
4
處理不良反應(yīng)，如“細(xì)胞因子釋放綜合征”等。腫瘤患者回輸CAR-Ｔ后至少要在醫(yī)院觀察七天，之后的四周內(nèi)要做好隨時(shí)返回醫(yī)院處理緊急情況的準(zhǔn)備。這會是一個(gè)令人焦慮的階段，既怕風(fēng)暴不出現(xiàn)，又怕風(fēng)暴太猛烈，是很難過的一關(guān)。
CAR-T細(xì)胞治療的優(yōu)勢特點(diǎn)
CAR-T利用基因工程技術(shù)給Ｔ細(xì)胞加入一個(gè)能直接識別腫瘤細(xì)胞抗原，并且同時(shí)激活Ｔ細(xì)胞殺死腫瘤細(xì)胞的嵌合抗體，靶向殺滅腫瘤細(xì)胞。其優(yōu)勢主要體現(xiàn)在：
精準(zhǔn)殺滅腫瘤，治療效果極佳。由于CAR-T細(xì)胞是應(yīng)用基因修飾腫瘤患者自體的Ｔ細(xì)胞，不需抗原提呈，也無MHC（即主要組織相容復(fù)合體，在人類稱為人類白細(xì)胞抗原）限制性，而是通過抗原抗體結(jié)合機(jī)制直接識別特異性腫瘤抗原，這是CAR-T細(xì)胞的最大優(yōu)勢，因此T細(xì)胞尤其是 CD8+T能繞過抗原提呈細(xì)胞并克服了腫瘤細(xì)胞通過下調(diào)MHC分子表達(dá)以及降低抗原遞呈等免疫逃逸機(jī)制直接殺傷腫瘤細(xì)胞，讓腫瘤細(xì)胞無所逃遁。
多靶向殺傷，殺瘤范圍廣。生理性的TCR只能識別蛋白抗原，而CAR既可識別腫瘤蛋白質(zhì)抗原，又可識別糖脂類等非蛋白質(zhì)抗原，擴(kuò)大了靶點(diǎn)的選擇范圍。而且鑒于很多腫瘤細(xì)胞表達(dá)相同的腫瘤抗原，針對某一種腫瘤抗原的CAR基因構(gòu)建一旦完成，便可以被廣泛利用到多種腫瘤中。
抗瘤效應(yīng)更強(qiáng)，殺瘤效果更持久。活化后的CAR-T細(xì)胞能夠分泌很多細(xì)胞因子來對抗免疫抑制的腫瘤微環(huán)境，提高T細(xì)胞的抗腫瘤效應(yīng)。而新一代CAR結(jié)構(gòu)中加入了促進(jìn)T細(xì)胞增殖與活化的基因序列，能保證T細(xì)胞在進(jìn)入人體后還可以增殖，使得CAR-T細(xì)胞具有了免疫記憶功能，可以相當(dāng)長時(shí)間在體內(nèi)存活，可以持久攻擊癌細(xì)胞。抗體通常在數(shù)天或數(shù)周內(nèi)失去效力，然而CAR-T細(xì)胞則有望在體內(nèi)循環(huán)數(shù)年，抑制腫瘤的復(fù)發(fā)。
CAR-T細(xì)胞治療的臨床應(yīng)用
2012年，最早接受CAR-T細(xì)胞治療的一批人中，有30位白血病病人，他們不是普通的白血病病人，而是已經(jīng)歷了各種可能的治療方法，包括化療，靶向治療及骨髓移植等，但不幸都失敗了的復(fù)發(fā)難治性病人。
通常情況下，他們的生存時(shí)間不可能超過半年。就像俗話說的“死馬當(dāng)活馬醫(yī)”一樣，他們成了第一個(gè)吃CAR-T這個(gè)螃蟹的人。結(jié)果這批吃螃蟹的人震驚了世界：27位病人的癌細(xì)胞治療后完全消失！而20位病人在半年后復(fù)查，仍然沒有發(fā)現(xiàn)任何癌細(xì)胞！
6歲的Emily是第一位接受CAR-T細(xì)胞治療的兒童，盡管治療期間出現(xiàn)了嚴(yán)重的副作用——高熱、血壓下降、肺充血，但她奇跡般地恢復(fù)了健康，獲得了完全緩解，迄今已有5年?；顫娍蓯鄣腅mily也因此成為了CAR-T細(xì)胞治療的小代言人，而她的故事也激勵著更多的科學(xué)家們投身到CAR-T細(xì)胞治療的研究中。
2017年8月30日，美國FDA官網(wǎng)宣布批準(zhǔn)諾華CAR-T細(xì)胞治療正式上市，用于治療復(fù)發(fā)性或難治性兒童、青少年B-細(xì)胞急性淋巴細(xì)胞白血病(ALL)，商品名為Kymriah，價(jià)格47.5萬美元/次療程。
同年10月18日，F(xiàn)DA再次批準(zhǔn)KitePharma的CAR-T細(xì)胞治療上市，用于治療在接受至少兩種其它治療方案后無響應(yīng)或復(fù)發(fā)的成人大B細(xì)胞淋巴瘤患者及特定類型非霍奇金淋巴瘤患者，商品名為Yescarta，定價(jià)37.3萬美元/次療程。
國外天價(jià)的治療費(fèi)用也讓我們國內(nèi)CAR-T的臨床研究顯得更為迫切，目前在北京、上海、武漢、南京等地相繼開展了多項(xiàng)CAR-T臨床研究，希望這項(xiàng)先進(jìn)技術(shù)能夠早日造福于更多的腫瘤患者。
CAR-T細(xì)胞治療的不足與缺陷
CAR-T細(xì)胞治療為包括血液腫瘤在內(nèi)的多種晚期腫瘤患者帶來了治愈的希望，但同時(shí)也帶來諸多不良反應(yīng)，甚至有一些是致命的，需要引起臨床足夠的重視。
脫靶效應(yīng)（on - target toxicity）
脫靶效應(yīng)常見于應(yīng)用CAR-T細(xì)胞免疫治療實(shí)體腫瘤的患者中，主要由于CAR 定向的靶抗原多為腫瘤相關(guān)抗原，其并非腫瘤細(xì)胞所特有，且在正常組織中存在不同程度的表達(dá)，因此對靶抗原親和力強(qiáng)、殺傷能力強(qiáng)的CAR-T細(xì)胞在清除腫瘤的同時(shí)也會攻擊正常組織。
細(xì)胞因子釋放綜合征（cytokine release syndrome，CRS）
第二、三代 CAR 中引入了共刺激分子，使 T 細(xì)胞的活化、增殖、殺傷能力大幅度增強(qiáng)，在治療過程中產(chǎn)生大量細(xì)胞因子并釋放入血，引起患者惡心、頭痛、心動過速、低血壓、胸悶、氣促等臨床癥狀，嚴(yán)重者可導(dǎo)致急性呼吸窘迫綜合征或多器官功能衰竭。CRS是CAR-T細(xì)胞免疫治療過程中常見的致死性并發(fā)癥，需要高度警惕并進(jìn)行有效防治。
此外，腫瘤溶解綜合征、嗜血細(xì)胞綜合征及CAR-T治療后復(fù)發(fā)等問題也引起了廣泛關(guān)注。
理性看待CAR-T細(xì)胞治療
時(shí)至今日，CAR-T治療已由第1代發(fā)展到第5代，在多種惡性腫瘤（特別是B細(xì)胞血液腫瘤）的治療中取得了令人欣喜的療效，成為當(dāng)今腫瘤免疫治療的熱點(diǎn)，在治療惡性腫瘤方面具有無可取代的應(yīng)用前景。
然而，在提升CAR-T細(xì)胞抗腫瘤能力的同時(shí)減少其不良反應(yīng)等問題仍存在諸多挑戰(zhàn)。此外，CAR-T細(xì)胞治療與其它免疫治療、傳統(tǒng)放化療及造血干細(xì)胞移植等治療方式的結(jié)合，CAR-T細(xì)胞具體回輸?shù)臅r(shí)機(jī)、劑量、次數(shù)等問題均需要大量的臨床前研究及多中心大樣本臨床試驗(yàn)來進(jìn)行進(jìn)一步研究。
在CAR-T治療帶來興奮的同時(shí)我們也應(yīng)該看到，腫瘤免疫治療目前仍就處于發(fā)展階段，有關(guān)CAR的大多數(shù)研究和臨床試驗(yàn)仍以血液腫瘤為主，在實(shí)體性腫瘤方面還有很大的發(fā)展空間。
免疫治療作為一種新的治療策略為腫瘤患者帶來了新的希望，甚至有學(xué)者預(yù)言21世紀(jì)腫瘤的徹底治愈必將走免疫治療之路， 而CAR-T療法作為免疫治療的一個(gè)熱門領(lǐng)域還將會有更多令人振奮的突破。
