癌症作为一种与人类伴生的疾病，自古有之。史前智人身上发现过癌症痕迹，3600年前的古埃及文书记载过癌症，而木乃伊上也能观察到癌症。到了近代，名人因为癌症逝世的新闻层出不穷，令人惋惜。
随着技术的发展，人类对癌症有了更深入的了解，免疫疗法，放射疗法，化学疗法等先后问世，却仍然无法完全做到根治。
2020年2月，WHO在一份癌症报告中估计，全世界六分之一的死亡是由癌症引起。2020年全球新发癌症病例1929万例，其中中国就有457万，占全球总数的23.7%。全球癌症总死亡病例996万，中国有300万，占总死亡人数的30%。谈癌色变，已经成为当代中国人对于癌症的普遍看法。癌细胞相当狡猾，易复发易抗药。目前，除了手术，放化疗和小分子靶向与抗体药外，细胞疗法作为肿瘤治疗新秀逐渐走进了人们的视野。2012年身患白血病的小女孩Emily Whitehead经过CAR-T治疗后痊愈，8年过去，这位小女孩身上的癌细胞仍未复发。这一奇迹给了期待这项技术的人们以充足的信心。2021年，三位CAR-T的先驱更是因为他们在CAR-T疗法上做出的贡献获得丹大卫奖，那么CAR-T是如何诞生的呢？Steven A. Rosenberg博士是跨学科互动开发临床解决方案的重要代表人物，他在约翰斯·霍普金斯大学获得医学学位，后又获得生物学博士。作为兼具医学与生物学背景的专家，Rosenberg明白外科手术无法做到根治癌症，由此，他从生物免疫学入手，从而寻求治疗癌症的新思路。1968年，在征得同意的情况下，Rosenberg试图将一位癌症自发缓解的患者血液输入另一位病人，他认为那位患者的血液中或许含有缓解癌症的因子，可这一尝试最终失败。
不过，他并没有放弃，Rosenberg注意到早在几十年前，科学家在肿瘤附近发现了一些淋巴细胞，这些淋巴细胞被称为肿瘤侵润淋巴细胞（TIL），大多为T细胞，这些T细胞能够特异性识别癌细胞并加以杀灭。而在1976年，Robert Gallo实验室还发现人体内的细胞因子IL-2能够刺激T细胞大规模增殖。结合这两项发现，Rosenberg提出了一个构想，即将TIL细胞从人体内提取并分离，大规模体外培养后，经由IL-2刺激，并输回人体。事实证明Rosenberg是对的，尽管培养细胞的过程耗费巨大，但这一方法将治疗有效率提升到了40%。此后该方法被称为过继性免疫疗法，Rosenberg也籍此被誉为过继性免疫疗法先驱。然而，在一部分癌症中，T细胞并不能特异性识别癌细胞，导致治疗效果有限。那么，如何让T细胞作用在无法特异性识别的癌细胞上就成为进一步突破的关键。
终于在1989年，以色列科学家Zelig Eshhar和他的团队给出了答案。在研究T细胞受体（TCR）的过程中，Eshhar发现B细胞产生的抗体和TCR结构相似，具有恒定区和可变区。抗体能够特异性识别抗原，TCR却只能识别MHC递呈的抗原片段。如果将抗体中的可变区移植到TCR的恒定区，就能够改变T细胞受体的抗原特异性，介导细胞杀伤作用。Eshhar等人将表达特定抗体的基因序列赋予细胞毒性T细胞（CTL），这项特定抗体赋予了T细胞识别半抗原——2,4,6-三硝基苯基（TNP）的能力，使得T细胞实现了抗原特异性的、非MHC限制的活化及其效应的增强。 为了将这项技术投入疾病治疗，上世纪90年代初，Eshhar与Rosenberg实验室的Hwu合作，运用来源于抗体的单链抗体片段scFv成功构建了3个不同癌症标靶的嵌合抗原受体，第一代CAR-T由此诞生。
然而，一代CAR-T却面临着抗原和共刺激信号的问题。关于共刺激信号，Ｔ细胞从胸腺分化成熟然后进入外周血时属于naive T cell，即初始Ｔ细胞，但只有激活成效应T细胞才能具备灭杀肿瘤的能力。而要激活Ｔ细胞，需要两个条件，一是通过TCR通路给细胞核传送第一个刺激信号，这是经过TCR对抗原肽-MHC复合体的识别实现，由CD3的zeta链具体实施，二是经由CD28-B7通路提供第二个刺激信号，即Ｔ细胞表面的CD28与树突状细胞或靶细胞表面的B7结合从而产生一个共刺激信号。不过，肿瘤细胞大多数情况下并不会给Ｔ细胞提供B7共刺激分子。这一缺陷导致CAR-T细胞无法有效扩增，细胞未老先衰，尽管有杀灭作用，但难以持久。为了解决这些问题，二代CAR-T技术应运而生。由于解决了规模化和生产工艺问题，CAR-T终于开始走向市场。这场速度的比拼中，二代CAR-T技术依据不同的共刺激结构域主要分为两大类，第一种基于CD28作为共刺激结构域，并选择CD19作为癌细胞靶点，这项技术由MSK（纪念斯隆-凯特林癌症中心）的Michel Sadelain博士团队研发（目前该团队正与朱诺合作研发CAR-T，并就此申请了专利）。第二种则基于CD137（4-1BB）构建共刺激结构域，由St. Jude的Dario.Campana博士团队构建。一般认为，CD28所传递的活化信号相较于CD137（4-1BB）更强，可使T细胞在较短时间内达到很高的杀伤活性。而CD137（4-1BB）所传递的活化信号则会更加持久。由此，两条不同的技术路线展开了赛跑。尽管最先公布临床结果是基于CD28的Rosenberg实验室，但先上市并救治小女孩Emily的却是采用4-1BB的Carl June团队。关于Carl June，他最初从事骨髓移植，直到上世纪90年代才开始致力于使用CAR-T技术治疗艾滋病。1996年June的妻子被查出患有卵巢癌，尽管他试图通过一些免疫疗法治疗她的妻子，她却仍然于2001年去世。雪上加霜的是CAR-T技术治疗艾滋病逐渐因为其他技术的兴起失去了竞争力。而这改变了June的研究方向。他决定前往宾夕法尼亚大学，投身于肿瘤治疗行业。2003年的一场研讨会上，Carl June从Dario.Campana博士处得到了一份基于4-1BB的CAR样品。由于June在《新英格兰医学杂志》上发表的三篇关于CAR-T的报告并未提及St.Jude提供的CAR，St.Jude向宾夕法尼亚大学展开了一场专利诉讼，该诉讼最终以宾夕法尼亚大学败诉而告终，不过最后，赔偿款由与宾大合作的诺华制药公司提供赔偿。此后，诺华基于该设计的CTL-019（商品名：Kymriah）于2017年8月最后一天上市。另一方面，Kite公司（Rosenberg实验室研发）的Yescarta仅比Kymriah晚了一个多月上市。由于使用了不同的细胞来源与制备工艺，以及预处理和联合用药的差异，导致各个临床项目的效果存在一定差异， 但总体显示，CAR-T细胞治疗肿瘤是有效的。目前上市的CAR-T产品均属于二代CAR-T。而如今CAR-T技术已经发展到了第五代：三代CAR-T技术在二代的基础上增加了一个不同的共刺激分子，提升增殖能力和杀伤力。
四代CAR-T添加了自杀基因，并能改造免疫因子，防止CAR-T的细胞因子风暴副作用，精细化调控人体。
五代CAR-T技术则将突破个体限制，能够在不同个体间通用，规模化生产和治疗。 | | |
| | 体外T细胞激活,具有常规T细胞杀伤毒性,但在体内无法增殖与长期存活 |
| | 加入一个共刺激分子,体内存活时间延长,增殖能力、杀毒能力提升 |
| CD3ζ+CD28/CD134/CD137+CD28/CD134/CD137 | 加入2个不同的共刺激分子,增殖能力、杀伤能力进一步提升 |
| | 添加了自杀基因、免疫因子改造等各种整合性、精细化调控手段 |
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尽管目前三代、四代、五代的CAR-T技术仍处于研发阶段，而一代和二代CAR-T治疗价格也相当昂贵，但正如Carl June 所说，“这就好像计算机刚问世时，一台要耗资数百万美元。但今天，低于一千美元的家用电脑完全能吊打当年水准”。他认为技术的进步将逐步拉低价格，最终让CAR-T技术也能飞入寻常百姓家。我们有理由相信，这些技术的革新将逐步增大CAR-T的稳定性、有效性、降低其售价并减免副作用。
我们知道目前CAR-T主要适用于液体肿瘤，那么在实体瘤方面，CAR-T还有哪些挑战？对于这些挑战还有哪些对策呢？我们下期继续。版 权 声 明
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