《TRENDS IN Biotechnology》：Logic-gated CARs: a unified framework for programmable cell-based delivery systems
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逻辑门控嵌合抗原受体（CARs）使工程化免疫细胞能够整合多种分子和环境输入，提高治疗精确性、安全性和对抗原逃逸的抵抗能力。随着多样化逻辑门控CAR架构的出现，设计原理和术语的差异使跨研究比较变得复杂。本综述提出了一个统一框架，用于根据布尔逻辑和生物学信号整合对
逻辑门控嵌合抗原受体（CARs）使工程化免疫细胞能够整合多种分子和环境输入，提高治疗精确性、安全性和对抗原逃逸的抵抗能力。随着多样化逻辑门控CAR架构的出现，设计原理和术语的差异使跨研究比较变得复杂。本综述提出了一个统一框架，用于根据布尔逻辑和生物学信号整合对逻辑门控CARs进行分类，涵盖YES、OR、AND、INHIBIT（AND-NOT）、sequential AND-YES/NOT以及混合架构。研究人员根据这些系统的计算逻辑、分子机制、可逆性、模块化和临床可转化性进行了比较，并总结了可编程免疫细胞治疗的不断演变的临床格局。该框架为解释、设计和转化下一代逻辑门控CAR系统提供了实用参考。
从简单CARs到逻辑门控CARs
嵌合抗原受体（CARs）是工程化受体，使T细胞在结合细胞外靶抗原时被激活。经典CARs通常包含一个结合预定细胞外抗原的胞外抗体或抗体片段。抗原结合通过细胞内CD3ζ信号结构域的空间聚集触发下游T细胞激活。细胞内共刺激结构域（如CD28和4-1BB）进一步增强这些功能。单抗原结合CAR产生布尔YES门，在B细胞恶性肿瘤的临床治疗中已证明有效，包括靶向CD19和B细胞成熟抗原（BCMA）的疗法。尽管靶向B细胞标志物确立了CAR-T治疗的临床可行性，但超越B细胞靶向的应用仍然非常有限，这主要反映了疾病组织特异性且健康组织不表达的胞外抗原的稀缺。因此，简单YES门控CARs从根本上受到安全风险和有限靶向特异性的限制。布尔函数为描述二元决策提供了数学框架，生物系统经常在类似原理下运行，整合分子输入以产生特定输出。基于这些布尔原理，细胞免疫疗法利用免疫细胞将不同胞外和胞内线索整合为协调功能反应的自然能力。因此，通过定义的胞外输入控制免疫激活是逻辑门控CAR设计的核心。新兴CAR工程策略采用多重抗原输入，从而实现布尔逻辑门控CAR激活，以最大化靶标特异性并最小化脱靶效应。然而，广泛的靶向策略往往未能解决脱靶毒性，特别是当靶抗原并非仅在疾病部位表达时。这些局限性推动了越来越复杂的逻辑门控和上下文依赖性CAR系统的发展，以提高靶向精确性和功能控制。尽管取得了这些进展，逻辑门控CAR系统在文献中的组织仍然不一致。本综述旨在提供一个布尔逻辑映射框架，根据信号处理行为、设计原理和转化功能来组织新兴逻辑门控CAR系统。
逻辑门控CARs在细胞治疗递送中的案例研究
YES门控CARs（一致性逻辑）
YES门控CARs代表直接的单输入单输出信号转导。在传统CARs中，抗原结合诱导受体聚集和空间共定位，导致细胞内CD3ζ结构域内的免疫受体酪氨酸激活基序磷酸化。共刺激结构域进一步增强T细胞激活、持久性和效应功能。这种一致性逻辑是临床批准的CD19和BCMA靶向CAR-T疗法的基础。一个相关但机制不同的YES门控设计是SynNotch受体。与常规CARs不同，SynNotch不直接将抗原识别与CD3ζ介导的激活偶联。相反，配体结合触发Notch核心蛋白水解切割，释放合成转录因子，诱导预定义的基因表达程序。因此，SynNotch输出可编程转录而非立即T细胞激活。根据编码的有效载荷，输出可能包括CAR表达、细胞因子（如IL-2）、检查点调节剂或其他治疗效应物。传统CARs和SynNotch受体代表了两种互补的YES门控细胞控制形式：直接免疫激活和可编程转录诱导。
OR门控CARs
在双输入CARs中，OR门控（A ∨ B）设计通常使用双特异性、双重或串联抗原识别结构域，结合抗原A或B。OR门控CARs在识别多个靶抗原中的任何一个时激活免疫细胞，为应对抗原异质性和肿瘤逃逸提供了实用策略。一种实现是串联CAR（TanCAR）设计，其中靶向不同抗原的两个单链可变片段（scFvs）被顺序整合到单个CAR分子中，共享共同的跨膜和细胞内信号结构域。与混合CARs（共同施用单独的CAR-T产品）不同，TanCAR架构确保单个细胞内的共表达和协调信号传导，产生更一致的功能输出。临床上，TanCARs主要在血液恶性肿瘤中进行评估，以解决抗原逃逸。另一种方法是双顺反子CAR（BiCisCAR），其中两个独立的CAR（各自特异性针对不同的抗原）从单个载体共表达，但作为单独蛋白质翻译。BiCisCARs保持独立的抗原识别和信号结构域，减少与串联构建体相关的潜在空间位阻和亲和力限制。通过扩展靶标谱，BiCisCARs进一步减少肿瘤免疫逃逸，同时保留OR门控激活。
AND门控CARs
AND门控CARs需要同时识别两个或更多输入以触发T细胞激活，从而提高治疗选择性并最小化脱靶激活。一种实现是Wu等人开发的开-开关split CAR，将CD3ζ和共刺激结构域划分为抗原特异性受体，在雷帕霉素类似物存在下，通过化学诱导的异源二聚化（FKBP-FRB）重建完全信号。该模块化平台实现可调激活阈值和药理学控制，同时减少脱靶反应性。类似地，Sylvander等人开发了咖啡因调控的“开-开关”split CAR，展示了CAR激活的外部药理学控制。为避免化学二聚诱导剂的药代动力学限制，Tousley等人开发了LINK CARs，用近端T细胞受体（TCR）信号中间体（如LAT和SLP-76支架）取代常规CD3ζ结构域。通过将LAT和SLP-76衔接子划分到两个独立的CAR构建体中，这些衔接子仅在两个抗原同时参与时才物理共定位，从而恢复完整的TCR信号体组装并传播完全的T细胞激活。超越双抗原识别，Chang等人展示了基于可溶性配体（如TGF-β）介导的CAR二聚化的替代AND门机制。在该系统中，生产性信号传导需要配体诱导的受体二聚化以产生足够的力来触发细胞内激活，与基于机械转导的CAR信号模型一致。AND门逻辑还可以通过工程化靶细胞而非CAR本身来实现。Lajoie等人引入了Co-Locker CARs，其中肿瘤细胞被基因修饰以表达合成对接配体，这些配体仅在两种肿瘤相关抗原共表达时可及。这种细胞外组合逻辑将CAR结合限制在同时表达两种抗原的肿瘤细胞，增加了独立于细胞内CAR信号结构域的正交安全层。Co-Locker设计还支持超过两个输入的多层逻辑，例如AND-OR（A ∧ (B ∨ C)）或AND-AND-NOT（(B ∧ C) ∧ ?A）逻辑链。
INHIBIT门控（AND-NOT门控）CARs
INHIBIT门（B ∧ ?A = B and NOT A）结合基于抗原的否决控制，以防止在健康组织中发生免疫激活。此处，B代表疾病相关激活抗原，而A代表健康细胞上表达的抑制性抗原。T细胞激活仅在B存在且A缺失时发生，将免疫反应限制在缺乏抑制标志物的病变组织。
INHIBIT逻辑最直接的实现是抑制性CAR（iCAR）。在iCAR设计中，靶向肿瘤相关抗原（B）的激活CAR与识别正常组织表达抗原（A）的合成抑制受体共表达。抑制受体包含来自免疫检查点分子（如PD-1或CTLA-4）的细胞内结构域，以在抗原识别时抑制T细胞激活。iCARs通过引入可逆抑制层来减少细胞因子释放综合征（CRS）、T细胞耗竭和脱瘤毒性，而不损害基线细胞毒性效力。
另一种INHIBIT策略通过条件性蛋白降解（off-switch CARs）对CAR表面表达进行翻译后控制。在off-switch CARs中，抑制性输入（Input A）的识别触发条件性CAR降解，消除受体可用性并阻止下游信号传导。例如，基于degron的系统整合了配体诱导的降解标签，将CARs导向蛋白酶体。这些系统包括由工程化小分子激活的遗传编码隐性degron，或临床相关配体（如来那度胺），靶向cereblon E3连接酶途径。激活degron迅速降解CAR，通过防止在抑制性Input A存在时通过Input B激活来强制执行“B ∧ ?A”逻辑。
