编辑推荐：
为解决嵌合抗原受体 T（CAR-T）细胞疗法中细胞因子过度释放和持久性有限的问题，研究人员开展了利用不同 CD3 亚基信号模块重构 CAR 的研究。结果显示新 CAR-T 细胞毒性强、细胞因子释放少。这为制备更安全有效的 CAR-T 细胞提供了新途径。
近年来，癌症治疗领域中，嵌合抗原受体 T（CAR-T）细胞疗法成为了一颗闪耀的新星。它就像是给 T 细胞装上了精确制导的 “导航仪”，让 T 细胞能够精准地识别并攻击癌细胞 。然而，这一疗法在实际应用中却遇到了不少难题。一方面，CAR-T 细胞在攻击肿瘤细胞的过程中，会释放大量的细胞因子，就像一场失控的 “细胞因子风暴”，引发严重的炎症反应，导致患者出现高热、低血压等症状，甚至危及生命；另一方面，CAR-T 细胞的持久性较差，往往在体内不能长时间存活，难以持续发挥抗肿瘤作用，使得治疗效果大打折扣 。为了攻克这些难题，第四军医大学等机构的研究人员展开了深入的研究，相关成果发表在《Signal Transduction and Targeted Therapy》上。
研究人员开展的研究主要围绕利用不同 CD3 亚基的信号模块重构 CAR，探究其对 CAR-T 细胞功能的影响。他们构建了一系列针对人表皮生长因子受体 2（HER2）和间皮素（mesothelin）的 CAR-T 细胞，这些 CAR-T 细胞的胞内区域（ICD）来自不同的 CD3 亚基。
研究人员在此次研究中用到的关键技术方法包括：首先是细胞培养技术，培养多种细胞系用于后续实验；其次是构建嵌合抗原受体（CAR）技术，制备不同类型的 CAR；还有慢病毒生产和转导技术，用于将 CAR 导入 T 细胞；以及多种检测技术，如流式细胞术（FCM）检测细胞表面蛋白、细胞毒性检测评估 CAR-T 细胞对肿瘤细胞的杀伤能力等。实验样本主要来源于健康供者的外周血单个核细胞（PBMCs）以及多种肿瘤患者的组织样本。
下面来看具体的研究结果：
- CARs 包含单个 CD3 ITAM 赋予 T 细胞强大的细胞毒性：研究人员构建了多种 CAR，包括传统的含有完整 CD3ζ ICD 的 CAR 和重构 ICD 的 CAR（ri-CARs）。实验表明，除了个别情况，表达这些 CAR 的 T 细胞对肿瘤细胞都具有强大的杀伤能力，如能有效裂解表达 HER2 的肺癌 PC-9 细胞和表达 mesothelin 的人宫颈癌 HeLa 细胞 。这说明 CD3 内包含单个免疫受体酪氨酸激活基序（ITAM）的结构域可作为 CAR 的信号模块，用于靶向实体瘤。
- 含有单个 ITAM 的 CAR 产生低水平的 tonic 信号并缓解 CAR-T 细胞的耗竭：Tonic 信号会阻碍 CAR-T 细胞的抗肿瘤持久性。研究发现，表达 ri-CARs 的细胞中，tonic 信号相关标志物 CD69 的表达显著低于表达传统 CAR 的细胞。同时，ri-CARs 工程化的 T 细胞中，免疫抑制受体 PD-1、Tim-3 和 LAG-3 的表达较低，而记忆 T 细胞标志物 CD62L 的表达较高。这表明用含有单个 ITAM 的 CD3 内结构域重构 CAR，有利于最小化 tonic 信号，减轻 CAR-T 细胞的耗竭。
- 替代传统 ICD 可减少 CAR-T 细胞释放炎症细胞因子：过度的细胞因子分泌会阻碍 CAR-T 细胞抗癌治疗的效果。实验显示，与传统 CAR-T 细胞相比，含有 CD3ε 衍生 ICD 的 CAR-T 细胞（如 H28E 和 H28G）释放的细胞因子显著减少，且能保持相当的细胞毒性。这表明基于 CD3ε 的 CAR-T 细胞在避免不必要的细胞因子释放方面表现更优。
- 由 CD3ε ICD 组成的 CAR 在细胞膜上的表达适度：研究发现，含有 CD3ε 内结构域的 CAR 在细胞膜上的表达明显较低，这并非由于转录或翻译效率低下，而是与内质网（ER）的滞留有关。进一步研究表明，CD3ε 内结构域中带正电的氨基酸与细胞内膜之间的离子相互作用，决定了 CAR 在 T 细胞中的亚细胞分布。
- 基于 CD3ε 和传统的 CAR-T 细胞显示出相当的肿瘤抗原裂解阈值：尽管基于 CD3ε 的 CAR 在细胞膜上的表达较低，但在杀伤肿瘤细胞方面，它与传统 CAR-T 细胞几乎等效，即使在抗原密度极低或效应细胞与靶细胞比例很低的情况下也是如此。这说明 CD3ε - 基于 CAR 在转导的 T 细胞上显示出受限的表面表达，但不会显著提高有效杀伤所需的肿瘤抗原密度阈值。
- 自我限制的表面 CAR 显示归因于依赖于 ICD 构象的 ER 定位：研究人员对 CD3ε 的结构进行研究，发现其 C 末端的碱性残基对 CAR 的表面表达起着关键作用。删除这些碱性残基会增加细胞因子的分泌，而添加碱性氨基酸则会降低细胞毒性。这表明 CD3ε - 基于 CAR-T 细胞在避免过度细胞因子释放方面的优势，归因于适度的 CAR 表面表达和 ICD 在信号转导中的固有特性。
- 基于 CD3ε 的 CAR-T 细胞在体内抗肿瘤性能优越：在小鼠模型中，基于 CD3ε 的 CAR-T 细胞（H28E）在抑制肿瘤生长方面表现出色，能够使荷瘤小鼠的肿瘤完全消除，显著提高动物的存活率，且对体重的影响较小。同时，在细胞因子释放综合征（CRS）模型中，接受 H28E 治疗的小鼠体重减轻和发热症状明显减轻，血清中的细胞因子水平也显著降低 。这表明含有 CD3ε 内结构域的 CAR 在赋予工程化 T 细胞持久的抗肿瘤活性和更高的安全性方面优于其他 CAR。
在讨论部分，研究人员指出，虽然他们优化了 CAR 的配置，发现重构后的 CAR-T 细胞具有降低 tonic 信号、改善细胞耗竭和增强记忆分化等优点，但仍有一些问题需要进一步研究 。比如，虽然发现 CD3ε 内结构域的羧基末端碱性残基参与决定 CAR 的表达模式，但还需要深入探究其构象基础。此外，CAR-T 细胞释放细胞毒性颗粒和分泌细胞因子的过程是如何被分别控制或交叉调节的，也有待进一步明确。
总的来说，这项研究为 CAR-T 细胞疗法的优化提供了重要的理论依据和实践指导。通过利用不同 CD3 亚基的信号模块重构 CAR，研究人员成功改善了 CAR-T 细胞的性能，降低了细胞因子释放，提高了抗肿瘤的持久性和安全性 。这一成果为未来开发更有效的癌症治疗方法奠定了坚实的基础，有望让更多癌症患者受益于 CAR-T 细胞疗法。
