嵌合抗原受體（CAR）及其在新型癌症治療中的應用
嵌合抗原受體（CAR）療法利用工程化受體，能夠重新定向免疫細胞識別並摧毀表達特定抗原的癌細胞。目前，搭載CAR的T細胞（CAR-T細胞）主導CAR療法領域。
自2017年以來已註冊超過700個臨床試驗，涉及CAR-T療法。美國食品藥品監督管理局（FDA）已批准六種CAR-T療法，用於治療淋巴瘤、白血病和多發性骨髓瘤。
儘管CAR-T療法具有臨床重要性，但仍存在一些限制方面。首先，收集T細胞耗時且昂貴，這意味著對免疫系統受損的患者可能不是一個選擇。其次，CAR-T療法主要集中於治療血液系統惡性腫瘤，對實體腫瘤的治療效果有限。第三，CAR-T細胞不易穿透腫瘤微環境（TME），這可能會對其治療功能產生負面影響。
為了解決這些限制，出現了有望的多靶點CAR設計，以及利用其他免疫細胞類型（如CAR巨噬細胞和CAR自然殺手細胞）的新型療法。
CAR分子設計
CAR是從T細胞受體開發的修改融合蛋白，包含抗原結合域和各種細胞內信號域。CAR分子對治療成功至關重要，因為它能夠定位CAR-T細胞以摧毀癌細胞。為了有效，CAR分子必須具有幾個關鍵特徵，例如高專一性的目標抗原，以確保CAR-T細胞只攻擊癌細胞而不是健康細胞。
CAR分子還應該有效地激活CAR-T細胞以引發強大的免疫反應，並減少非靶向影響，以最小化對健康組織的意外傷害風險。因此，廣泛的研究工作集中在CAR分子的專一性、效率和安全性優化上，以使CAR-T細胞療法成為一種更可靠和有效的癌症治療選擇。
CAR由三個關鍵組成部分組成：細胞外域、細胞內信號域和跨膜域。細胞外域中包括信號肽和抗原識別域，包括單鏈抗體變異體（scFV）。
通常，跨膜域是跨越細胞膜的α螺旋，對於維持受體的表面表現和穩定性至關重要。細胞內域在抗原結合時經歷構象變化，以招募和磷酸化下游信號蛋白。
雖然它可能包括幾個功能單元，但T細胞共受體CD3ζ的細胞內域是大多數CAR的主要組成部分。它包括三個免疫受體酪氨酸基激活基序（ITAMs），對於信號轉導至關重要。
有五代CAR，具有不同的組成和結構。
第一代只包含一個CD3ζ細胞內域，導致細胞毒性和增殖低。第二代增加了一個共刺激域以改善T細胞細胞毒性和增殖，而第三代則增加了一個共刺激域。第四代被稱為TRUCK，涉及一種在CAR激活時恆定或誘導表達的蛋白質，例如IL-12。目前正在開發第五代，它包括一個截短的細胞質IL-2受體β鏈域，具有轉錄因子STAT3的結合位點，提供完整的T細胞激活和增殖所需的三個協同信號。
CAR自然殺手細胞（NK）
自然殺手（NK）細胞是固有淋巴細胞，具有檢測和消除腫瘤和病毒感染細胞的能力。在過去的二十年中，CAR-NK細胞已成功應用於晚期白血病的免疫療法。
通過利用檢查點抑制、共刺激信號和細胞因子裝甲等新策略，重定向NK細胞對腫瘤的特異性，通過CAR或結合物分子，已經開發出可以提高NK細胞效力和持久性的方法。
第一代CAR-NK細胞療法的結果顯示出巨大的潛力，這鼓勵了該領域的持續創新，例如創建基因修飾的CAR-NK細胞，這些細胞既可以以CAR獨立的方式，也可以以CAR依賴的方式摧毀腫瘤細胞。
相比傳統的CAR-T細胞，未經修改的NK細胞和CAR-NK細胞具有較低的移植反應和異種反應風險，因此它們非常適合從非自體細胞來源獲取免疫細胞，包括外周血單核細胞（PBMCs）、誘導多能幹細胞（iPSCs）、NK92細胞和臍帶血（UCB）。
NK細胞和T細胞相比，產生不同的細胞激素，如IL-3，GM-CSF和TNF-α，降低了炎症性細胞激素釋放綜合徵和神經毒性的發生和嚴重程度。CAR-NK細胞的有限壽命也降低了細胞毒性的風險。
根據clinicaltrials.gov，目前有26個臨床試驗正在進行CAR-NK對特定抗原的靶向治療。其中的例子包括：
急性髓性白血病（CD123和NKG2D）
多發性骨髓瘤（CLL1、CD33和BCMA）
實體瘤（PD1、Lag3、CTLA4和5T4）
復發的B細胞非何杰金淋巴瘤（CD70和CD19）
前列腺癌（PSMA）
小細胞肺癌（DLL3）
頭頸癌（PD-L1）
然而，CAR-NK治療尚未獲得FDA批准。
CAR-NK和CAR-T治療面臨共同的挑戰，例如靶向抗原的CAR修飾細胞攻擊腫瘤和表達該抗原的健康組織，從而產生靶向/非靶向毒性。另一個例子是抗原損失或下調，這導致治療失敗。
免疫抑制性TME對於兩種治療在靶向實體瘤方面帶來困難。然而，由於主要組織相容性限制，CAR-NK具有各種優勢，例如可供現成使用，能夠靶向更廣泛的腫瘤，並具有較低的細胞激素釋放綜合征（CRS）風險。
然而，相較於CAR-T細胞，CAR-NK表現出較低的效力和持久性，這可能限制其對某些癌症的療效。
雖然NK細胞的半衰期較短，可以降低對正常細胞的靶向/非靶向毒性的風險，但這也可能增加在免疫抑制性TME中的細胞毒殺能力不足的問題。生產足夠的NK細胞對於採用免疫治療是必要的，而細胞激素如IL-2、IL-7、IL-12、IL-15和IL-21對於NK細胞在體內的生長和存活是至關重要的。中國生物製品公司已成功創建了高活性、高純度GMP級細胞激素，以幫助人類採用性免疫治療的發展。
CAR-M
相比於T細胞和NK細胞，巨噬細胞可以滲透並持續存在於腫瘤內。它們還表現出不同的腫瘤細胞殺死機制：吞噬作用。CAR-M和最近從誘導多能幹細胞中衍生的CAR-M（CAR-iMac）是傳統CAR-T治療的有希望的替代方案。
CAR-M的核心組件與CAR-T相似，包括通過單鏈可變區片段（scFv）（例如HER2或CD19）提供特定識別的細胞外區域、鉸接區域、跨膜區域（主要為CD8）以及用於特定下游信號傳遞的細胞內區域，例如FcgR和CD3z。與其他基於CAR的免疫治療一樣，CAR-M也面臨細胞激素毒性和抗原損失的挑戰。然而，CAR-M相比於CAR-NK和CAR-T具有各種優勢，包括TME滲透、更優秀的免疫細胞運輸和克服免疫抑制性TME的能力。
腫瘤相關巨噬細胞（TAMs）在腫瘤中尤其豐富，並且能夠有效地移動到腫瘤部位。研究表明，缺氧誘導的腫瘤細胞和基質會產生趨化因子，如CCL12、CCL2、M-CSF和生長因子VEGFA，與巨噬細胞的累積密切相關。
然而，CAR-M治療仍然是一種新方法，其研究主要還處於臨床前階段。基於巨噬細胞的治療面臨的一個關鍵挑戰是療效和巨噬細胞擴張之間的平衡。儘管iPSC可以用於生成巨噬細胞，為高效生成巨噬細胞提供了潛在解決方案，但這種方法仍在開發中。
