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为解决 CAR - T 细胞疗法存在的 IS 形成不佳、抗原敏感性差和 T 细胞易耗竭等问题，研究人员开展优化 CAR 设计的研究。结果显示，EB6I28Z 设计可改善上述问题。该研究为 CAR - T 细胞疗法发展提供方向，值得科研人员一读。
在近期发表于《免疫》（Immunity）杂志的一篇论文中，徐（Xu）及其同事证明，通过液 - 液相分离增强嵌合抗原受体（CAR）的聚集，特别是通过纳入 CD3ε，可改善免疫突触（IS）的形成、抗原敏感性以及长期细胞毒性。他们优化后的 CAR 设计（EB6I28Z）模拟了基于 T 细胞受体（TCR）的免疫突触的关键特征，减少了 T 细胞耗竭，并提高了对血液系统肿瘤和实体瘤的治疗反应。
免疫突触（IS）是免疫细胞与抗原呈递细胞或靶细胞之间形成的高度特化的界面。它是 T 细胞激活、信号传导和效应功能的关键平台 。由 T 细胞受体（TCR）结合形成的经典免疫突触具有特征性的 “靶心” 结构，由称为超分子激活簇（SMACs）的同心环组成。超分子激活簇包括多个组分：1）中央超分子激活簇（cSMAC），富含 TCRs 和相关信号分子；2）外周超分子激活簇（pSMAC），包含如淋巴细胞功能相关抗原 - 1（LFA - 1）等黏附分子；3）远端超分子激活簇（dSMAC），这是一个富含肌动蛋白的区域，拥有如 CD45 等蛋白质。CD2，一种重要的共刺激和黏附分子，分布于外周超分子激活簇（pSMAC）和远端超分子激活簇（dSMAC）之间，有助于免疫突触的完整性和下游信号传导。这种复杂的结构确保了 T 细胞的精确和持续激活。
相比之下，嵌合抗原受体 T 细胞（CAR - T 细胞）作为癌症免疫治疗中的革命性工具，形成的是非经典免疫突触结构，与 TCR 介导的突触有显著差异。CAR - T 细胞突触的特点是信号簇排列紊乱、多灶性，缺乏明确的外周超分子激活簇（pSMAC），并且近端信号传导更快，同时伴有溶酶体的快速募集。这些结构差异使 CAR - T 细胞相较于 TCR - T 细胞能够更快地杀伤肿瘤细胞，并更快地从濒死靶细胞上脱离。然而，这种简化的结构也限制了 CAR - T 细胞完全复制 TCR 信号传导复杂性的能力，这可能会影响其长期疗效和持久性。
为了解决这些挑战，研究人员一直在探索通过增强免疫突触的形成来改善 CAR - T 细胞功能的策略。这些努力包括通过阳离子 - π 相互作用诱导液 - 液相分离来促进 CAR 聚集、优化铰链区以及增强黏附分子相互作用。发表于《免疫》杂志的一项最新研究，题为 “嵌合抗原受体的相分离促进免疫突触成熟和持续细胞毒性”，在这些概念的基础上，引入了一种新的 CAR 设计，该设计紧密模拟了天然的基于 TCR 的免疫突触。
该项研究致力于利用液 - 液相分离来促进 CAR 聚集和免疫突触成熟。研究团队开发了一种名为 E28Z - CAR 的增强型 CAR，它将 CD3ε 结构域与 CD28 和 CD3ζ 结构域一起整合到 CAR 的细胞内部分，以诱导阳离子 - π 相互作用，增加 CAR 的凝聚，如图 1 所示。与传统的 28Z CAR - T 细胞相比，这种修饰改善了 CAR 的聚集、突触形成和 ζ 链相关蛋白激酶 70（ZAP70）的募集。然而，E28Z 设计也导致内吞速率增加，这可能会降低表面表达，从而限制其治疗效果。
为了缓解这个问题，研究人员在碱性残基序列（BRS）和基于免疫受体酪氨酸的激活基序（ITAM）之间引入了一个柔性甘氨酸接头。这个名为 EB6I28Z 的新变体在保持增强的聚集特性的同时，减少了过度的内吞作用和吞噬作用。EB6I28Z CAR 在免疫突触的形成和结构方面展现出显著的改善，重现了基于 TCR 的突触的关键特征。这些特征包括形成 CD2 冠以及磷脂酰肌醇 - 3 - 激酶（PI3K）等信号分子的正确空间分隔，这是平衡和持续 T 细胞激活的标志。
该研究最重要的发现之一是 EB6I28Z CAR - T 细胞抗原敏感性的增强。研究人员使用表达不同水平 CD19 的 K562 细胞进行实验，结果表明，EB6I28Z CAR - T 细胞对高抗原表达和低抗原表达的靶细胞均表现出更强的钙内流、结合效率和细胞毒性。这种增强的敏感性在应对抗原逃逸方面尤为重要，抗原逃逸是肿瘤耐药的一种常见机制，肿瘤通过下调抗原表达来逃避机体的免疫检测。
该研究还解决了 T 细胞耗竭这一关键问题，T 细胞耗竭是 CAR - T 细胞疗法在慢性抗原暴露情况下的主要限制因素。在再次攻击实验中，EB6I28Z CAR - T 细胞表现出显著的持久性和持续的细胞毒性。与传统 CAR - T 细胞相比，它们维持较低水平的耗竭标记物表达，如程序性死亡受体 1（PD - 1）和 T 细胞免疫球蛋白黏蛋白分子 3（TIM - 3），并且显示出更好的扩增能力。这些优势直接与改善的免疫突触结构和增强的 CD2 信号传导相关，强调了在 CAR 设计中仿生学的重要性。
研究人员将他们的发现扩展到实体瘤领域，由于免疫抑制性的肿瘤微环境和抗原异质性，CAR - T 细胞疗法在实体瘤治疗方面面临重大挑战。在结直肠癌模型中使用靶向间皮素的 CAR，EB6I28Z CAR - T 细胞相较于传统设计显示出更优越的抗肿瘤疗效和更长的生存期。这些结果表明，优化后的 CAR 设计有可能将 CAR - T 细胞疗法的应用范围扩展到实体恶性肿瘤。
此外，EB6I28Z 设计背后的原理被证明具有广泛的适用性。研究人员通过将类似的修饰整合到含有 4 - 1BB 结构域（EB6IBBZ）而非 CD28 结构域的 CAR 中，观察到在 CAR 聚集、免疫突触形成和抗肿瘤疗效方面有类似的改善。这种适应性突出了这些设计策略应用于各种 CAR 架构的潜力，为更有效和更通用的 CAR - T 细胞疗法铺平了道路。
这项研究代表了 CAR - T 细胞工程领域的一项重大进展，提供了一种通过模拟天然基于 TCR 的免疫突触来增强 CAR - T 细胞功能的策略。通过提高抗原敏感性、减少 T 细胞耗竭和促进长期持久性，这种方法解决了当前 CAR - T 细胞疗法的几个关键限制。优化后的 CAR 设计有可能改善血液系统恶性肿瘤的治疗效果，在血液系统恶性肿瘤治疗中，CAR - T 细胞疗法已得到广泛应用，该设计可降低复发率，尤其能改善低抗原表达患者的治疗反应。此外，在实体瘤治疗中所展示的疗效为将 CAR - T 细胞疗法扩展到更广泛的癌症类型开辟了新途径。
随着癌症免疫治疗领域的不断发展，这项研究为下一代 CAR - T 细胞疗法提供了一个有前景的方向。未来的研究可能会聚焦于将这些发现转化为临床试验，并探索将这些优化后的 CAR 设计与其他免疫治疗策略（如免疫检查点抑制剂或双特异性抗体）相结合的潜力。通过弥合天然 TCR 信号传导与 CAR - T 细胞功能之间的差距，这种创新方法有望彻底改变癌症治疗方式，改善患者预后。
