CAR的主要结构及研究总结

嵌合抗原受体（CAR）T细胞疗法是一种革命性的癌症免疫治疗方法，通过改造患者自身的T细胞，使其能够识别并消灭癌细胞。之前文章已一起了解五个代次的结构介绍，其特点、临床进展及批准上市情况详见下表。

传统 CAR 结构包含三个模块化元件：胞外域（ectodomain）、跨膜域（transmembrane domain）和胞内域（endodomain）。每个元件均具有特定组成与功能，因此存在优化潜力。

一、胞外域（ectodomain）

（1）抗原识别域：CAR的抗原识别域主要由单链可变片段（scFv）构成，其亲和力、免疫原性、特异性和结构是影响CAR-T细胞临床疗效的关键因素。

研究表明，适当降低CAR的亲和力可以有效区分肿瘤细胞与正常组织，减少非肿瘤靶向的毒性，同时保持强大的抗肿瘤活性。此外，人源化或全人源scFv的开发有助于降低免疫原性，避免CAR-T细胞被快速清除。

为了提高CAR的特异性，研究者设计了多种策略，如串联CAR（TanCAR）、双重CAR、环状CAR和AND门控CAR等，通过结合多个抗原靶点来增强CAR-T细胞的肿瘤识别能力。

纳米抗体具有分子量小、溶解度与稳定性高、免疫原性低、组织穿透力强等特性，且因无轻链可变区（VL），无需额外的折叠组装步骤或连接子优化，使其成为 CAR 中极具潜力的 scFv 替代物。值得关注的是，美国食品药品监督管理局（FDA）近期批准的第六款 CAR-T 产品（用于治疗复发/难治性多发性骨髓瘤，便采用了两个靶向 B 细胞成熟抗原（BCMA）不同表位的VHH结构域（见下表）。

（2）连接子：CAR 的抗原结合域由 scFv 与连接子两个关键组件构成，连接子的组成与长度对 CAR 的结构及功能特性具有重要影响。尽管连接子的序列差异较大，但 CAR 中常用的连接子多含甘氨酸（Gly）与丝氨酸（Ser）重复序列。甘氨酸可赋予抗原结合位点构象变化所需的灵活性，丝氨酸则能维持连接子在水溶液中的良好稳定性。甘氨酸与丝氨酸的组合还可避免二级结构形成，并降低连接子干扰 scFv 折叠与功能的可能性。

可变区（V 结构域）之间连接子的长度会影响 scFv 的多项结构特征（如分子量、灵活性、价态）：长度超过 12 个氨基酸的连接子，有助于 V 结构域以天然构象折叠，形成单价抗原结合位点；较短的连接子则会限制 V 结构域的灵活性，阻碍链内可变区配对，反而促进链间寡聚化与 scFv 多聚体形成。

（3）铰链区：铰链区位于CAR的胞外部分，为scFv提供了必要的灵活性，使其能够接触目标细胞表面的抗原表位。研究表明，铰链区的长度和组成对CAR-T细胞的功能有显著影响。例如，较长的铰链区有助于CAR-T细胞更好地识别膜近端的抗原表位，而较短的铰链区则可能限制CAR-T细胞的功能。此外，铰链区的组成也会影响CAR-T细胞的稳定性和活性。例如，基于IgG4的铰链区在某些情况下可能导致CAR-T细胞的聚集，从而影响其功能。

二、跨膜域（transmembrane domain）

（4）跨膜区：跨膜区是CAR结构中连接抗原识别域和内源性结构域的关键部分。研究表明，不同的跨膜区结构会影响CAR-T细胞的稳定性和功能。例如，基于CD8α的跨膜区在某些情况下比基于CD28的跨膜区更稳定，能够更好地维持CAR-T细胞的活性。此外，跨膜区的组成也会影响CAR-T细胞的聚集和内化。例如，基于CD28的跨膜区在某些情况下可能导致CAR-T细胞的聚集，从而影响其功能。

三、胞内域（endodomain）

（5）共刺激结构域：是CAR结构中负责传递激活信号的部分。

研究表明，不同的内源性结构域组合会影响CAR-T细胞的活性和持久性。例如，含有4-1BB共刺激结构域的CAR-T细胞在某些情况下比含有CD28共刺激结构域的CAR-T细胞具有更好的持久性。此外，内源性结构域的组成也会影响CAR-T细胞的激活和增殖。例如，含有ICOS共刺激结构域的CAR-T细胞在某些情况下比含有CD28共刺激结构域的CAR-T细胞具有更强的激活和增殖能力。

（6）激活结构域：在CAR构建中，激活基序是触发T细胞激活信号的关键组分，包括细胞毒性启动。CD3ζ是CAR-T细胞中最常用的激活分子[189]；然而，早期研究也利用FcγR作为CAR中的主要激活结构域[118,190]。

所有FDA批准的CAR均采用CD3ζ作为细胞质激活结构域。CD3ζ（CD247）是TCR复合体的组分，包含三个富含酪氨酸的序列，称为免疫受体酪氨酸激活基序（ITAM），从膜近端到膜远端依次命名为ITAM1、ITAM2和ITAM3。

综上所述，CAR的主要结构包括抗原识别域、铰链区、跨膜区和内源性结构域，各部分的研究进展为CAR-T细胞疗法的成功奠定了基础。未来的研究将进一步优化CAR的结构，提高CAR-T细胞疗法的疗效和安全性。

参考文献

Marzieh Mazinani 1 and Fatemeh Rahbarizadeh, CAR-T cell potency: from structural elements to vector backbone components, Mazinani and Rahbarizadeh Biomarker Research (2022) 10:70, https://doi.org/10.1186/s40364-022-00417-w.

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