摘要:CAR-T 细胞疗法作为癌症治疗的革命性技术,曾因复杂的体外培养、高昂成本和漫长等待让许多患者望而却步。而体内 CAR-T 疗法的出现,彻底改变了这一现状 —— 通过病毒或纳米载体直接在患者体内改造 T 细胞,省去了体外操作的繁琐流程。本文将从 CAR-T 的技术演进、体内疗法的核心原理、递送系统的创新突破、临床应用进展到仍需攻克的挑战,用通俗的语言带大家全面了解这一让癌症治疗更高效、更安全、更可及的新技术。
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一、先搞懂:CAR-T 是如何成为抗癌 “特种兵” 的?
要理解体内 CAR-T 的厉害,得先知道传统 CAR-T 是怎么工作的。我们身体里的 T 细胞本就是免疫系统的 “士兵”,但癌细胞很狡猾,会伪装自己躲过攻击。CAR-T 疗法的核心,就是给这些 “普通士兵” 装上 “精准导航系统”——嵌合抗原受体(CAR),让它们变成专门识别并消灭癌细胞的 “特种兵”。
CAR 这个 “导航系统” 可不简单,它由四个关键部分组成:负责识别癌细胞的抗原结合域(通常来自抗体片段)、连接各部分的铰链区、固定在 T 细胞膜上的跨膜区,以及激活 T 细胞作战的胞内信号域(图 1)。经过 5 代技术迭代,CAR 的功能越来越强:第一代只有基础激活信号,第二代加入了共刺激域提升增殖能力,第三代叠加多个共刺激信号却效果不佳,第四代能在肿瘤部位释放细胞因子增强杀伤力,第五代则新增了细胞因子受体域,让 T 细胞激活更持久。
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传统的体外 CAR-T 疗法流程相当复杂:先从患者血液中分离 T 细胞,在实验室用载体导入 CAR 基因,培养扩增到足够数量后,再回输到患者体内(图 2)。这种方式虽然在白血病、淋巴瘤等血液肿瘤中效果显著,已有 CD19、BCMA 等靶点的产品获批上市,但缺点也十分突出 —— 整个过程要花几周时间,费用高达百万级别,还可能出现细胞质量不均、患者等待期间病情恶化等问题。
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二、革命性突破:体内 CAR-T,不用 “体外培养” 的抗癌新方案
正是传统 CAR-T 的诸多局限,催生了体内 CAR-T 疗法的诞生。简单说,体内 CAR-T 最大的创新就是:跳过 “抽血分离 - 体外改造 - 扩增回输” 的复杂流程,直接在患者体内完成 T 细胞的 “改造升级”。
具体操作流程特别简单:医生通过静脉注射,将携带 CAR 基因的 “递送载体” 输入患者体内。这些载体就像 “微型运输车”,会精准找到血液循环中的 T 细胞,把 CAR 基因送进去。T 细胞在体内直接获得 “导航系统”,摇身一变成为 CAR-T 细胞,开始主动搜寻并攻击癌细胞(图 2)。
这种 “就地改造” 的方式带来了三大核心优势:一是省时,不用等待几周的体外培养,当天注射就能启动治疗;二是省钱,省去了实验室培养的高昂成本,有望大幅降低治疗费用;三是安全,避免了体外操作可能导致的细胞耗竭、质量不均等问题,还能减少桥接治疗带来的额外风险。
在动物实验中,体内 CAR-T 已经展现出惊人效果:给急性淋巴细胞白血病小鼠静脉注射携带 CAR 基因的载体后,CAR-T 细胞成功在体内生成,不仅高效清除了白血病细胞,还没出现明显的全身毒性。这为后续的临床应用打下了坚实基础。
三、关键技术:撑起体内 CAR-T 的 “递送载体” 有哪些?
体内 CAR-T 要成功,核心在于 “递送载体”—— 必须保证 CAR 基因能精准、高效地进入 T 细胞,同时还要安全无毒。目前主流的递送系统主要分为两大类:病毒载体和非病毒载体,它们各有优劣,适用于不同的治疗场景(表 1)。
表 1 体内 CAR-T 递送载体分类及特点
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1. 病毒载体:高效持久的 “经典选择”
病毒载体是基因治疗的 “老熟人”,凭借高效的基因递送能力,成为体内 CAR-T 的重要工具。目前常用的有两种:
慢病毒:基于 HIV 改造而来,能将 CAR 基因整合到 T 细胞基因组中,实现长期稳定表达,特别适合需要长期免疫 surveillance 的血液肿瘤。通过在病毒表面修饰 CD3、CD4 等靶向分子,还能精准识别 T 细胞,减少脱靶效应。
腺相关病毒(AAV):安全性更高,不会整合到基因组,避免了插入突变的风险,免疫原性也更低。但它的载体容量较小,很难装载复杂的 CAR 基因,且靶向 T 细胞的难度较大,目前主要通过衣壳改造来提升 T 细胞转导效率。
2. 非病毒载体:更安全灵活的 “后起之秀”
非病毒载体因为安全性高、可大规模生产,近年来发展迅速,其中脂质纳米粒(LNP)最为亮眼 —— 就是新冠 mRNA 疫苗常用的递送技术。它能包裹 CAR mRNA,避免被体内酶降解,通过表面修饰的 CD3 抗体精准结合 T 细胞,进入细胞后释放 mRNA,指导 T 细胞合成 CAR 蛋白。
还有聚合物纳米载体和外泌体等新兴非病毒载体:聚合物载体能通过静电作用结合核酸,靶向性强且生物可降解;外泌体则是细胞天然分泌的囊泡,免疫原性极低,能躲过免疫系统的清除,适合递送多种治疗分子。
这些递送载体的选择各有讲究:慢病毒适合血液肿瘤的长期治疗,AAV 适用于短期起效的场景,LNP 适合需要减少副作用的治疗,聚合物载体则在实体瘤治疗中更有潜力(图 3)。
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四、临床进展:从动物实验到人体治疗,效果如何?
体内 CAR-T 已经从实验室走进了临床,初步结果让人振奋。在多项早期临床试验中,它展现出了和传统体外 CAR-T 相当的疗效,同时安全性更优。
在血液肿瘤领域,一款名为 ESO-T01 的体内 CAR-T 疗法,在治疗复发难治性多发性骨髓瘤的 Ⅰ 期临床试验中,4 名患者中有 2 人达到严格完全缓解,2 人达到部分缓解,且细胞因子释放综合征(CRS)等副作用都在可控制范围内。还有针对 CD19 阳性的 B 细胞白血病患者,接受体内 CAR-T 治疗后 1 个月就达到了微小残留病阴性的完全缓解,没有出现严重不良反应。
在实体瘤领域,体内 CAR-T 也取得了突破。研究人员开发了一种 “淋巴结仿生支架”,将 CAR 基因载体和 T 细胞一起植入患者体内,既能促进 CAR-T 细胞扩增,又能提升其在肿瘤组织中的浸润能力,在小鼠模型中成功控制了实体瘤生长。还有针对肝癌的 GPC3 靶点、上皮肿瘤的 TROP 靶点的体内 CAR-T 疗法,已经进入 Ⅰ 期临床试验(表 2)。
表 2 针对恶性肿瘤的体内 CAR-T 疗法临床试验
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值得一提的是,非人类灵长类动物实验也验证了体内 CAR-T 的安全性和有效性:给猴子静脉注射靶向 CD20 的体内 CAR-T 载体后,B 细胞被持续清除,且没有出现明显的毒性反应,这为后续大规模临床应用提供了重要依据。
五、前行路上的挑战:体内 CAR-T 还需要攻克哪些难关?
尽管成绩斐然,但体内 CAR-T 要成为癌症治疗的 “常规武器”,还有几个关键难题需要解决:
1. 递送系统的安全性与效率平衡
病毒载体可能引发免疫反应,甚至有插入突变导致异常增殖的风险;非病毒载体则面临 T 细胞摄取效率低、表达时间短的问题。比如 LNP 载体虽然安全,但很多时候需要重复注射才能维持疗效,这会增加患者的治疗负担。研究人员正在通过改造载体结构、优化靶向分子等方式,提升递送效率并降低风险。
2. CAR-T 细胞的持久性与抗耗竭能力
T 细胞在持续战斗后会出现 “疲劳”(耗竭),导致治疗效果不能持久,这在实体瘤治疗中尤为突出。目前的解决思路包括:在 CAR 中加入更强的共刺激信号、联合免疫检查点抑制剂阻断耗竭通路、通过基因编辑敲除耗竭相关基因等。
3. 实体瘤的 “免疫抑制微环境”
实体瘤周围有一层致密的纤维屏障,还存在大量抑制免疫细胞的分子和细胞,就像给癌细胞建起了 “堡垒”,让 CAR-T 细胞难以进入并发挥作用。研究人员正在尝试将 CAR-T 与抗血管生成药物、免疫调节剂联合使用,或者通过局部递送方式,让 CAR-T 细胞直接到达肿瘤部位。
4. 伦理与监管问题
基因编辑技术的应用引发了伦理争议,而且体内 CAR-T 是在患者体内直接进行基因改造,传统的体外细胞质量控制方法不再适用,需要建立新的监管标准和长期随访体系,监测基因修饰的持久性和潜在风险。
六、未来展望:体内 CAR-T 会让癌症治疗更 “亲民” 吗?
随着基因递送技术、CAR 结构设计和基因编辑工具的不断优化,体内 CAR-T 的未来充满想象。它不仅能让治疗流程更简单、成本更低,还能拓展到更多癌症类型,甚至实现 “现货型” 治疗 —— 提前制备好通用型载体,患者无需等待,随时可以接受治疗。
更让人期待的是,体内 CAR-T 还能与其他疗法联合使用:比如与免疫检查点抑制剂协同增强免疫反应,与化疗药物联合打破肿瘤微环境的抑制,或者通过多靶点 CAR 设计,避免癌细胞逃逸。随着多组学技术和人工智能的介入,研究人员还能精准设计 CAR 结构和递送方案,实现 “个性化治疗”。
对于患者来说,体内 CAR-T 的普及意味着 “天价抗癌药” 将成为历史,更多人能负担得起这种革命性疗法;对于医生来说,它能减少治疗决策的复杂性,让治疗更高效、更安全。虽然还有不少难题需要攻克,但可以肯定的是,体内 CAR-T 正在引领癌症免疫治疗进入一个更高效、更可及、更精准的新时代。
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