综述：CAR-T细胞疗法在肝细胞癌中的应用：从机制研究到临床转化

《Cancer Treatment Reviews》：CAR-T cell therapy in hepatocellular carcinoma: from mechanistic insights to clinical translation

肝细胞癌（HCC）免疫治疗挑战与CAR-T创新策略。CAR-T通过靶向GPC3、AFP、NKG2D等抗原展现抗肿瘤潜力，但受限于免疫抑制微环境、抗原异质性和细胞耗竭。临床前研究提出多策略解决方案：如代谢重编程增强细胞活力（PCG-1α过表达）、armored CAR-T分泌IL-12/IL-15打破免疫抑制；工程学优化包括双特异性靶点（GPC3+CD133）、逻辑门控系统（需双重抗原识别）及病毒载体递送。临床数据显示，GPC3-CAR-T联合索拉非尼可延长缓解期至36个月，且通过肝动脉局部输注降低系统毒性。未来需结合AI驱动的精准分型（如MHC-A02表型匹配AFP靶点）与异体CAR-T规模化生产（减少细胞因子风暴）。

　　CAR-T细胞疗法在肝细胞癌（HCC）治疗中的潜力与挑战

肝细胞癌（HCC）是一种全球范围内导致癌症死亡的主要原因之一，每年影响近一百万人。尽管局部消融、肝脏移植和手术切除等方法在早期阶段提供了治愈的可能性，但大多数患者在诊断时已处于晚期或不可切除的阶段，此时系统性治疗的效果有限。传统的治疗手段，如酪氨酸激酶抑制剂（TKIs）和免疫检查点抑制剂（ICIs），虽然在一定程度上改善了患者预后，但持久的治疗反应仍然少见，这凸显了开发新型治疗策略的紧迫性。CAR-T细胞疗法作为免疫治疗的一个前沿领域，通过基因工程改造患者T细胞以识别特定的肿瘤抗原，从而实现对肿瘤细胞的靶向杀伤。然而，将其应用于HCC仍然面临诸多挑战，包括肿瘤微环境（TME）的免疫抑制特性、肿瘤相关抗原（TAAs）的异质性以及可能的脱靶毒性。本文将探讨CAR-T疗法在HCC中的现状、挑战及未来发展方向。

### CAR-T细胞疗法的基本原理与设计

CAR-T细胞疗法的核心在于构建一个合成的免疫效应器，该效应器由四个关键部分组成：外源性抗原识别域、铰链或连接区域、跨膜域以及细胞内信号域。外源性抗原识别域通常由单链可变片段（scFv）构成，这种结构来源于抗体，能够特异性识别肿瘤细胞表面的抗原。铰链或连接区域决定了抗原识别的范围和灵活性，而跨膜域则负责将CAR固定在T细胞表面，细胞内信号域则在抗原结合后激活T细胞的效应功能，如细胞毒性和增殖。这种设计使得CAR-T细胞能够在不依赖主要组织相容性复合体（MHC）的情况下识别和杀伤肿瘤细胞，从而突破了传统T细胞受体（TCR）疗法的局限性。

CAR-T细胞疗法的多个世代设计，从第一代到第五代，逐步改进了其功能和安全性。第一代CAR仅包含CD3ζ信号域，导致其在体内的持久性较差；第二代CAR引入了共刺激域，如4-1BB或CD28，从而增强了T细胞的增殖和持续时间；第三代CAR结合了多个共刺激元素，进一步放大信号；第四代CAR（也称为“装甲CAR”或“TRUCKs”）被设计为能够分泌细胞因子，如IL-12，以对抗肿瘤的免疫抑制环境；第五代CAR则整合了CD3ζ和CD28域，并结合了截断的胞质区，该区含有与STAT3结合的IL-2Rβ模因，从而在抗原依赖性方式下激活JAK-STAT通路，提高增殖、持久性和抗肿瘤效果。这些设计的演进反映了CAR-T细胞疗法在提高治疗效果和减少副作用方面的持续努力。

### HCC中的抗原靶点与预临床证据

在HCC治疗中，选择合适的抗原靶点是CAR-T细胞疗法成功的关键。目前，多个抗原被研究用于CAR-T设计，其中最突出的是甘露糖结合凝集素3（GPC3）、甲胎蛋白（AFP）、NKG2D、CD147、CD133、c-Met、MUC1、EpCAM、DLK1、CEA、MAGE和TEM1等。这些抗原在HCC中的表达水平和其在正常组织中的表达差异决定了其作为治疗靶点的可行性和安全性。

GPC3是目前最常被研究的靶点之一，它在HCC中高度表达，而在正常肝组织和肝硬化组织中表达极少。GPC3通过激活Wnt信号通路促进肿瘤生长，而其敲除则会抑制HCC细胞的增殖和侵袭。临床前研究表明，GPC3靶向的CAR-T细胞在体外和体内均表现出显著的抗肿瘤活性，尤其是在使用共刺激域（如CD28或4-1BB）时。此外，一些研究还探索了将GPC3与免疫检查点阻断剂（如PD-1或PD-L1）结合使用，以提高CAR-T细胞的持久性和抗肿瘤效果。

AFP作为另一个重要的抗原，也在HCC中被广泛研究。AFP是一种分泌型糖蛋白，其血清浓度在HCC患者中显著升高，并可作为诊断和治疗监测的工具。然而，AFP在正常肝组织和再生肝脏中的表达使得其作为CAR-T靶点存在一定的脱靶毒性风险。尽管如此，一些研究通过设计特异性识别AFP的CAR-T细胞，并结合特定的MHC分子（如HLA-A02:01），成功实现了对HCC细胞的识别和杀伤。这些研究为AFP作为HCC治疗靶点提供了重要的临床依据。

NKG2D是一种在NK细胞、γδ T细胞、某些自反应CD4+ T细胞和γδ T细胞亚群中表达的跨膜糖蛋白。其配体（NKG2DLs）在正常组织中表达较少，但在应激或恶性细胞中显著上调。临床前研究显示，NKG2D靶向的CAR-T细胞能够有效杀伤NKG2DL+的HCC细胞，并分泌多种促炎性细胞因子，如IL-2、IL-10、IFN-γ和TNF-α。这些细胞因子的分泌不仅有助于肿瘤的抑制，还可能增强CAR-T细胞的活性和持久性。

CD147是一种跨膜糖蛋白，其在大多数肝癌和其他恶性肿瘤中高表达，与肿瘤的侵袭、转移和不良预后密切相关。然而，CD147在正常组织中的低表达水平也引发了对脱靶毒性的担忧。为提高安全性，一些研究设计了诱导性CD147 CAR-T细胞，这些细胞在特定条件下激活，从而在不良事件发生时可以被抑制。此外，通过逻辑门控系统，如同时识别GPC3和CD147的CAR-T细胞，可以进一步减少脱靶毒性，同时提高治疗效果。

c-Met是肝细胞生长因子（HGF）的受体，其激活的下游信号通路（如MAPK、STAT3和PI3K/AKT）促进了HCC的增殖、生存和转移。一些研究通过构建c-Met靶向的CAR-T细胞，并结合共刺激域（如CD28或4-1BB），成功提高了其抗肿瘤活性。然而，c-Met的表达可能因治疗压力而发生变化，导致抗原逃逸，这限制了其作为单一靶点的可行性。因此，探索多靶点或双靶点CAR-T细胞，如同时靶向c-Met和PD-L1，成为提高疗效的重要策略。

MUC1是一种跨膜糖蛋白，其在HCC中的表达可能与肿瘤的侵袭和不良预后相关。一些研究通过构建MUC1靶向的CAR-T细胞，并结合共刺激域，成功提高了其抗肿瘤活性。然而，MUC1在正常上皮组织中的表达可能增加脱靶毒性风险，因此需要进一步优化其识别特异性。

EpCAM是一种与干细胞特性相关的跨膜糖蛋白，在HCC和其他癌症中均被高表达。其表达水平与肿瘤的血管侵袭和不良预后密切相关。一些研究通过构建EpCAM靶向的CAR-T细胞，并结合其他靶点，如AFP或PD-L1，提高了其抗肿瘤效果。然而，EpCAM在正常胆管上皮中的表达也可能导致胆管炎等副作用，因此需要谨慎选择靶点。

DLK1是一种肝干细胞/前体细胞标记物，其在HCC中的表达可能促进肿瘤的发生和发展。一些研究通过构建DLK1靶向的CAR-T细胞，成功提高了其抗肿瘤活性。然而，DLK1在正常组织中的低表达水平可能限制其作为治疗靶点的适用性。

CEA是一种在多种癌症中高表达的糖蛋白，其在HCC中的表达可能与肿瘤的进展和不良预后相关。一些研究通过构建CEA靶向的CAR-T细胞，并结合其他治疗手段（如选择性内部放射治疗或系统性IL-2），成功提高了其治疗效果。然而，CEA在正常组织中的表达可能增加脱靶毒性风险，因此需要进一步优化其识别特异性。

MAGE是一组癌症睾丸抗原，在HCC中被异常表达。这些抗原可能通过与致癌通路（如p53抑制）和T细胞反应的抑制，促进肿瘤细胞的生存和增殖。尽管MAGE CAR-T细胞在HCC中的研究仍处于早期阶段，但一些临床试验正在探索其在其他癌症中的可行性，这可能为HCC提供新的治疗思路。

TEM1是一种在肿瘤相关成纤维细胞（CAFs）和血 vessel endothelium中表达的跨膜糖蛋白，其在HCC中的表达可能促进肿瘤的迁移和转移，并与不良预后相关。一些研究通过构建TEM1靶向的CAR-T细胞，成功提高了其抗肿瘤活性。然而，TEM1在正常组织中的表达水平较低，因此其作为治疗靶点的可行性较高。

### 临床进展与挑战

在HCC治疗中，CAR-T细胞疗法的临床试验正在逐步推进。目前已有多项临床试验评估了不同抗原靶点的CAR-T细胞在HCC中的治疗效果。例如，一项针对GPC3靶向的CAR-T细胞（Ori-C101）的I期试验显示，其在晚期HCC患者中具有可管理的安全性和初步的治疗活性。尽管大多数患者出现了轻度至中度的细胞因子释放综合征（CRS）和淋巴细胞减少，但其中一位患者在高剂量治疗后实现了持久的完全缓解。这些结果表明，GPC3靶向的CAR-T细胞在晚期HCC患者中具有一定的治疗潜力。

另一项针对GPC3靶向的CAR-T细胞（C-CAR031）的I期临床试验显示，其在晚期HCC患者中具有良好的耐受性，并在肿瘤缩小和疾病控制方面表现出色。所有可评估的患者均出现了肿瘤缩小，其中超过90%的患者表现出疾病控制，而50%的患者实现了部分缓解。这些结果进一步支持了GPC3作为HCC治疗靶点的可行性。

尽管CAR-T细胞疗法在HCC中显示出一定的治疗潜力，但其临床应用仍面临诸多挑战。首先，CAR-T细胞的渗透和浸润能力受限于HCC的微环境特性，包括异常的血管结构和纤维化基质。其次，HCC的抗原异质性使得单一靶点的CAR-T细胞可能无法有效杀伤所有肿瘤细胞，导致抗原逃逸。此外，免疫抑制性微环境（如TAMs、MDSCs和Tregs）可能削弱CAR-T细胞的活性和持久性。最后，CAR-T细胞的脱靶毒性，如对正常肝细胞或胆管上皮的损伤，仍然是需要解决的重要问题。

为克服这些挑战，研究人员正在探索多种策略。例如，通过局部输注（如肝动脉或门静脉输注）来提高CAR-T细胞在肿瘤部位的暴露程度，从而减少全身毒性。此外，通过工程化CAR-T细胞以表达特定的趋化因子受体（如CXCR2、CXCR3或CCR4），可以增强其向HCC相关趋化因子的迁移能力。同时，通过预处理（如使用腺相关病毒2型（AAV2）介导的CCL19表达），可以促进CAR-T细胞的浸润并延长生存期。这些策略的结合可能显著提高CAR-T细胞在HCC中的治疗效果。

### 未来发展方向与挑战

未来，CAR-T细胞疗法在HCC中的发展需要在多个方面进行优化。首先，需要进一步探索和验证新的抗原靶点，以提高CAR-T细胞的特异性和持久性。其次，需要优化CAR-T细胞的设计，如通过逻辑门控系统或双靶点设计，以减少脱靶毒性并提高抗肿瘤效果。此外，需要开发更安全的CAR-T细胞，如通过引入可诱导的基因系统或自杀开关，以在出现不良反应时迅速终止治疗。

同时，CAR-T细胞疗法需要与现有的多模式治疗手段相结合，以提高其在HCC中的应用效果。例如，结合免疫检查点抑制剂（如PD-1或PD-L1阻断剂）可以逆转T细胞的耗竭，从而提高CAR-T细胞的活性和持久性。此外，结合抗血管生成药物（如贝伐珠单抗或乐伐替尼）可以改善肿瘤血管结构，促进CAR-T细胞的渗透和浸润。这些组合疗法的探索可能为HCC提供更全面的治疗方案。

在临床实践中，需要特别关注HCC患者独特的安全风险。例如，由于肝功能受损，CAR-T细胞疗法可能导致更严重的细胞因子释放综合征（CRS）和肝毒性。因此，需要制定个性化的治疗方案，如优化CAR-T细胞的剂量和输注方式，以及密切监测患者的肝功能和凝血指标。此外，需要开发新的安全措施，如使用光热疗法来增强血管功能，或通过基因编辑技术减少脱靶毒性。

总之，CAR-T细胞疗法在HCC治疗中展现出巨大的潜力，但其成功应用仍需克服生物学和临床转化中的多重挑战。未来的研究应重点探索新型的CAR-T细胞设计、多靶点策略、免疫检查点阻断、代谢调节以及安全性改进措施，以提高其在HCC中的治疗效果和可行性。同时，结合人工智能（AI）等新兴技术，可以进一步优化靶点选择和患者分层，从而实现更精准和个性化的治疗。