综述：CAR-MSCs新进展：细胞免疫疗法演进的新引擎

《Journal of Hematology & Oncology》：Recent advances in CAR-MSCs: the new engine of cellular immunotherapy evolution

本综述系统阐述了嵌合抗原受体间充质干细胞（CAR-MSCs）这一前沿领域的最新进展。文章聚焦CAR-MSCs的工程化设计、生物学特性及其在肿瘤（如胶质母细胞瘤、急性髓系白血病）和免疫相关疾病（如移植物抗宿主病）治疗中的应用，揭示了其通过精准靶向、免疫调节（如TRAIL分泌、Treg诱导）等多重机制发挥治疗潜力。尽管在规模化制备、细胞持久性等方面面临挑战，但非病毒基因递送、代谢工程等策略正推动其临床转化。CAR-MSCs代表了细胞免疫疗法向兼具靶向与修复功能的“双模”治疗范式的重要转变。

　　

引言

嵌合抗原受体（CAR）设计的进步极大地推动了细胞免疫疗法的发展。CAR-T细胞疗法在血液恶性肿瘤治疗中显示出显著的临床效果，但仍面临免疫原性、毒副作用及长期疗效维持不足等挑战。近年来，CAR技术已延伸至间充质干细胞（MSCs）领域。由此产生的CAR-MSCs将CAR分子的精准靶向能力与MSCs固有的免疫调节、组织归巢和再生修复特性相结合，为癌症及免疫相关疾病提供了新的治疗策略。

CAR工程的现状

CAR是一种复杂的合成受体，其结构包括一个由铰链区和单链可变片段（scFv）组成的胞外域，以及含有T细胞受体和共刺激分子信号域的胞内域。CAR技术历经多次迭代，从仅含单一信号域的第一代，发展到引入共刺激域（如CD28或4-1BB）以增强T细胞增殖、细胞因子生产和体内持久性的第二代。第三代CAR则包含两个共刺激信号域，旨在优化T细胞功能，但其疗效存在不一致报道。第四代CAR，即TRUCKs（T细胞重定向用于通用细胞因子杀伤），不仅能通过CAR诱导细胞毒性，还能释放工程化免疫调节剂（如IL-12）以调节肿瘤微环境（TME）。第五代CAR的研究尚处于探索阶段。尽管CAR-T疗法取得了成功，但其应用仍受限于实体瘤渗透不足、抗原逃逸、TME抑制及细胞因子释放综合征（CRS）等挑战，这促使科研人员探索其他免疫细胞类型作为CAR载体，并将CAR技术应用于非癌性疾病。

MSCs的生物学特性

MSCs是一类具有自我更新和多向分化潜能的成体干细胞，最初在骨髓（BM）中发现，随后可从脂肪组织、脐带（UC）等多种组织中分离。根据国际细胞治疗学会（ISCT）的标准，MSCs应表达CD73、CD90、CD105，而不表达CD45、CD34等造血细胞标志物。MSCs具有低免疫原性、强大的免疫调节功能和组织修复能力。其功能异质性与组织来源和表面标志物密切相关，例如CD73⁺的脂肪源性（AD）MSCs通过增强血管内皮生长因子（VEGF）等分泌，在心肌梗死模型中表现出更优的心脏修复能力。单细胞测序等技术有助于识别功能特化的MSC亚群，为疾病特异性MSCs的筛选和工程化改造提供了基础。

MSCs与CAR工程细胞的双向相互作用

MSCs与CAR工程细胞（尤其是CAR-T细胞）之间存在复杂的双向作用。一方面，骨髓源性MSCs（BM-MSCs）可通过吲哚胺2,3-双加氧酶（IDO-1）等机制抑制CAR-T细胞的扩增和功能。另一方面，MSCs向CAR-T细胞的线粒体转移可减少其凋亡并增强细胞毒性活性；工程化MSCs分泌IL-7/IL-12等细胞因子也能增强CAR-T细胞的抗肿瘤活性。某些情况下，MSCs介导的免疫调节并不直接干扰CAR-T细胞的细胞毒性。

MSCs的应用

MSCs因其独特的治疗特性而被广泛应用于临床研究。在免疫疾病方面，MSCs可通过阻断T细胞周期、促进调节性T细胞（T_reg）极化、抑制B细胞和NK细胞增殖等机制，在移植物抗宿主病（GvHD）等疾病的治疗和预防中显示出良好效果。在造血干细胞移植（HSCT）中，MSCs可促进造血重建。在组织再生与修复领域，MSCs被用于治疗骨关节炎、心肌梗死、脊髓损伤等多种组织损伤。在神经系统疾病（如帕金森病、阿尔茨海默病、中风）中，MSCs通过分化为神经细胞和分泌神经营养因子发挥治疗作用。在癌症治疗中，MSCs通过免疫调节、诱导癌细胞凋亡、肿瘤归巢效应、作为治疗基因载体以及增强放化疗效果等多种机制发挥抗肿瘤作用，但其对肿瘤的影响具有双重性，需谨慎评估。

MSCs作为CAR载体

将CAR技术应用于MSCs，产生了CAR-MSCs。与传统CAR-T和CAR-NK细胞疗法相比，CAR-MSCs结合了MSCs固有的低免疫原性、肿瘤归巢能力、易于扩增和冷冻保存等优势，以及CAR的精准靶向能力，使其在实体瘤和自身免疫性疾病治疗中展现出独特潜力。CAR-MSCs不仅可靶向病变细胞，还能通过其免疫抑制特性降低移植物抗宿主病（GvHD）和细胞因子释放综合征（CRS）的风险，并具备作为“现货型”治疗产品的潜力。

CAR-MSCs的临床前研究

在GvHD模型中，靶向E-钙粘蛋白（E-cad）的CAR-MSCs显示出比传统MSCs更强的免疫抑制效果，能特异性抑制T细胞活性，提高小鼠存活率。在肿瘤干预方面，表达TRAIL和抗GD2 CAR的双功能MSCs能有效靶向并消除胶质母细胞瘤（GBM）和尤文氏肉瘤（ES）细胞；分泌CD33/CD3双特异性抗体（bsAbs）的MSCs能重定向T细胞毒性至CD33⁺白血病细胞；利用非病毒方法构建的NKG2D-CAR-iPSC来源的MSCs在肺癌模型中显示出增强的肿瘤趋向性和抗肿瘤能力。这些研究证明了CAR-MSCs作为模块化生物制造平台的潜力。

CAR-MSCs的临床研究

尽管临床前结果令人鼓舞，但截至2025年8月，国际临床试验平台尚未有CAR-MSCs疗法的注册研究。梅奥诊所正在设计一项评估E-cad-CAR-MSCs治疗类固醇难治性急性GvHD的I期试验。国内团队此前开展的一系列MSCs输注预防慢性GvHD（cGvHD）的随机临床试验，为未来探索CAR修饰MSCs的疗效奠定了临床基础。CAR-MSCs也有望成为治疗克罗恩病等其他免疫介导疾病的平台。

CAR-MSCs制造技术的进展

CAR-MSCs的制造涉及CAR结构优化、MSCs分离标准、基因编辑、GMP扩增和全面质量评估。病毒载体（如慢病毒）是常用的基因递送工具，但非病毒方法（如电转、转座子系统）因安全性高、成本低而具有前景。MSCs的来源（如UC、AD、BM）选择需考虑细胞特性、可及性和安全性。冷冻复苏过程对MSCs活性和功能的影响需通过优化冻存液、添加ROCK抑制剂等策略来改善。严格的质控标准对确保临床级细胞产品的安全性和有效性至关重要。

CAR-MSCs应用的潜在挑战与策略

CAR-MSCs的临床转化面临多重挑战。提高靶向效率的策略包括设计双/多特异性CAR、利用布尔逻辑门、改造MSCs表达归巢相关趋化因子受体（如CXCR4）以及开发掩蔽型CAR等。增强抗癌或免疫抑制效能的途径包括整合特定信号域（如CD28）、介导治疗基因（如TRAIL）表达、利用MSCs分泌的外泌体以及优化CAR结构本身。延长细胞持久性和增殖能力的方法涉及调节CAR的基底信号（如通过改变正电荷斑块PCPs）、抑制CAR蛋白降解、与药物（如阿法替尼）联用、工程化表达细胞因子（如IL-15）或转录因子（如FOXO1）、利用原弹性蛋白延缓衰老以及低氧培养等。生产过程优化需谨慎选择MSCs来源、优化培养和冻存条件、探索非病毒基因递送。给药方案需根据疾病类型选择最佳途径（如静脉、动脉、腹腔、局部注射），并确定合适的剂量和频率。此外，还需要严格的监管审批流程。

结论

CAR技术与MSCs的结合代表了细胞免疫疗法的一个新前沿。CAR-MSCs通过整合精准靶向和免疫调节/组织修复功能，为治疗恶性肿瘤和免疫介导疾病提供了新的精准治疗范式。然而，当前研究仍处于早期阶段，其在肿瘤形成、长期安全性等方面的风险需要充分评估。随着基因工程、生物材料和单细胞分析等技术的突破，有望克服CAR-MSCs面临的生物学和技术障碍，最终实现其临床转化，为个性化医疗开辟新途径。