摘要
自 2017 年首次获得临床批准以来，嵌合抗原受体（CAR）T 细胞疗法已成为引导免疫系统对抗癌症最有力的手段之一。它建立在数十年 T 细胞生物学和合成免疫工程发现之上，已经改变 B 细胞白血病、淋巴瘤和多发性骨髓瘤的治疗格局，并开始向自身免疫性疾病和实体瘤延伸。
基因编辑、异基因制造和体内递送正在提高这一疗法的可扩展性、安全性和可及性。与此同时，抗原异质性、肿瘤微环境屏障、细胞归巢、长期持久性以及独特毒性仍是决定下一阶段临床价值的关键挑战。
引言：重新编程患者的 T 细胞
CAR-T 疗法的基本原则，是对患者自身或供者来源的 T 细胞进行基因重编程，使其识别并清除特定细胞靶标。在癌症中，目标是表达肿瘤抗原的恶性细胞；在自身免疫性疾病中，则可能是致病性 B 细胞或推动自身反应的抗原呈递细胞。
传统 T 细胞受体（TCR）依赖主要组织相容性复合体（MHC）呈递抗原。CAR 将抗体来源的识别结构域与 T 细胞信号结构域结合，使工程化细胞能够绕过 MHC 限制，以预设的抗原特异性启动细胞毒作用。这一变化标志着过继性免疫治疗从“寻找天然反应细胞”走向“按目标编程活细胞药物”。
基础性发现为何重要
从 20 世纪 60 年代确认 T 细胞是胸腺来源淋巴细胞，到 CD4/CD8 亚群、MHC 限制性、TCR–CD3 复合物、共刺激通路和免疫检查点的发现，研究者逐步理解了 T 细胞识别、活化、记忆与耐受的信号逻辑。CAR 的出现不是单一发明，而是这些基础研究被整合为可工程化受体的结果。
从第一代到下一代 CAR
第一代：证明可以重定向特异性
20 世纪 80 至 90 年代，研究者先后将 CD3ζ 等胞内信号结构域与抗体来源的单链可变片段（scFv）融合。scFv 把抗体重链和轻链可变区通过柔性接头连接成单条多肽，使一个转基因即可完成抗原识别与信号触发。这类受体最初被称为 “T-body”，后来成为第一代 CAR。
第一代设计证明了 T 细胞可以在不依赖 MHC 的情况下被定向至预设抗原，但仅靠 CD3ζ 的信号往往不能支持充分增殖、存活和持续抗肿瘤活性。
第二代：加入一个共刺激信号
第二代 CAR 在 CD3ζ 之外加入 CD28 或 4-1BB 等共刺激结构域。CD28 往往带来更快速、强烈的活化和细胞因子释放；4-1BB 则倾向于更渐进的活化、氧化代谢、中央记忆分化和长期持久性。当前多个获批产品的核心架构都来自这两条路线。
第三代：组合两个共刺激结构域
第三代 CAR 常将 CD28 与 4-1BB 组合，目标是同时增强效力和持久性。虽然部分临床前模型显示出强抗肿瘤能力，但临床获益不一致，且过度信号、细胞因子毒性与过早耗竭的风险，使其采用速度落后于第二代。
第四代：装甲 CAR-T 与可诱导细胞因子
第四代 CAR-T（也称装甲 CAR-T 或 TRUCK）通过活化依赖的细胞因子释放改变肿瘤微环境，支持细胞扩增、持久性和局部免疫协同。它们尤其被寄望于克服实体瘤的缺氧、营养剥夺和免疫抑制。
第五代与下一代：逻辑门、可控回路和非经典信号
下一代平台将合成受体、逻辑门控、电路化转录程序、诱导性开关和非经典细胞因子信号整合在一起。其目标不只是“更强”，而是让 T 细胞在正确时间、正确组织和正确抗原组合下采取正确行为，并在风险升高时可以关闭或清除。
初始临床试验与监管里程碑
CAR-T 的早期人体研究并非只在癌症中进行。20 世纪 90 年代，CD4–CD3ζ 工程化 T 细胞已被用于 HIV 研究，证明工程化细胞可以长期存在并归巢至相关组织。实体瘤早期试验则暴露出靶向正常组织导致的 on-target, off-tumour 毒性、低持久性和浸润不足等难题。
真正的突破来自 CD19。CD19 广泛表达于 B 细胞发育阶段以及多种 B 细胞恶性肿瘤。多个研究团队采用 CD28–CD3ζ 或 4-1BB–CD3ζ 架构，在慢性淋巴细胞白血病、B 细胞急性淋巴细胞白血病和淋巴瘤中观察到显著扩增、深度缓解和多年持久性。
2012 年，复发/难治性 B-ALL 患儿 Emily Whitehead 接受 CD19 CAR-T 后经历严重细胞因子释放综合征（CRS），经托珠单抗治疗后获得超过十年的持久缓解。2017 年 8 月，tisagenlecleucel 成为首个获 FDA 批准的 CAR-T 产品，标志着工程化 T 细胞正式进入常规临床治疗体系。
临床成功：血液肿瘤与自身免疫
血液系统恶性肿瘤
截至 2026 年 4 月，七种靶向 CD19 或 B 细胞成熟抗原（BCMA）的自体产品已在主要监管市场获批，适应症覆盖多类 B 细胞淋巴瘤、白血病和多发性骨髓瘤。长期随访表明，一部分患者可获得多年无复发生存，说明 CAR-T 不仅能够缓解难治性疾病，也可能在特定人群中带来功能性治愈。
与持久缓解相关的因素包括较低的基线肿瘤负荷、深度初始反应、无髓外或结外受累、CAR-T 细胞在体内的强效扩增，以及适当的清淋预处理。这些因素提醒临床团队：治疗时机与患者状态，可能和受体设计同样重要。
自身免疫性疾病：从清除致病 B 细胞到“免疫重置”
CD19 和 BCMA CAR-T 可带来深度 B 细胞或浆细胞耗竭，因此被用于探索系统性红斑狼疮、系统性硬化症、重症肌无力、多发性硬化和抗合成酶综合征等难治性疾病。早期病例与小队列显示，多名患者在无需持续免疫抑制治疗的情况下获得显著改善。
一个重要观察是，持久缓解不一定要求 CAR-T 长期存在。部分患者的 B 细胞在数月后恢复，但疾病仍保持缓解，提示短期深度耗竭可能推动 B 细胞库重新建立为更少致病的“免疫重置”状态。这也使短寿命异基因或体内 mRNA CAR 平台在自身免疫领域特别具有吸引力。
仍待攻克的疾病场景
急性髓系白血病（AML）
AML 的核心难题是可靶向抗原在白血病细胞与健康造血细胞之间高度重叠，且表达具有异质性。CD33、CD123 和 CLEC12A 等靶点的早期试验出现一般的缓解率和显著血液学毒性。近期研究还提示，CRS 所形成的炎症环境可能反过来促进 AML 原始细胞增殖并加速 CAR-T 耗竭。
T 细胞恶性肿瘤
当 CAR-T 靶向其他 T 细胞时，会出现“胞啃”（fratricide）、正常 T 细胞长期耗竭和制造污染等问题。CD7、CD5、TRBC1 等策略已出现临床信号，基因编辑可同时破坏内源性靶点、TCR 或 CD52，从而减少胞啃与移植物抗宿主病，但严重感染和迟发毒性仍是限制因素。
实体瘤
实体瘤中的障碍包括缺乏真正肿瘤特异性抗原、肿瘤内抗原异质性、归巢和浸润不足、缺氧与营养剥夺、抑制性细胞因子和免疫检查点，以及持续刺激引发的耗竭。
尽管如此，临床信号正在变化。局部区域给药的 IL-13Rα2 或 GD2 CAR-T 在高级别胶质瘤中显示出部分持久缓解；HER2、GPC3、CLDN6 以及 CLDN18.2 等靶点也在不同实体瘤中出现早期疗效。特别是针对晚期胃或胃食管交界部癌的 CLDN18.2 CAR-T 随机对照研究，为实体瘤 CAR-T 的临床可行性提供了重要证据。
提高疗效：让细胞更强、更久、更精准
效力与持久性
研究者正在调控决定记忆、代谢和耗竭的转录因子与信号节点。FOXO1、JUN、BATF、TOX、PRDM1、NR4A、REGNASE-1、RASA2 等靶点的工程化，可帮助 CAR-T 保持较少分化的记忆样状态、抵抗慢性刺激或增强代谢适应性。制造过程本身也很关键：缩短体外培养时间、保留初始/干细胞记忆表型，以及通过培养基调控葡萄糖、谷氨酰胺和脂质代谢，都可能提高最终产品质量。
IL-7、IL-12、IL-15、IL-18、IL-21、CCL19 等细胞因子或趋化因子装甲，旨在支持扩增、持久性和局部免疫重塑。可诱导表达、CAR 降解系统和“休息”机制则通过减少持续强直信号，让耗竭细胞恢复功能。
归巢、浸润与免疫突触
为帮助 CAR-T 到达实体瘤，工程化细胞可表达 CXCR1、CXCR2、CCR2、CX3CR1 或 CXCR6 等趋化因子受体；也可通过血管正常化、胞外基质重塑、FAP 靶向、组织驻留程序或放疗预处理改善肿瘤进入与滞留。
抗原异质性与逃逸
提高低密度抗原识别的方法包括优化信号结构域、降低激活阈值、选择膜近端表位，以及使用 STAR、HIT 和 TRuC 等模拟 TCR 信号的架构。串联、双特异性或三特异性 CAR，以及可溶性适配器平台，可以扩大抗原覆盖并动态调整靶向范围。
对抗免疫抑制性微环境
缺氧响应型 CAR 将受体表达限制在缺氧肿瘤区域；代谢工程、免疫检查点抑制剂、肿瘤疫苗、溶瘤病毒、STING 激动剂和 CD47 工程化等组合策略，则尝试把不利的肿瘤生态转变为支持 T 细胞功能的环境。
提高安全性：控制活细胞药物
CRS 和免疫效应细胞相关神经毒性综合征（ICANS）是 CAR-T 最具代表性的急性毒性。CRS 源于 CAR-T 与髓系细胞快速激活后释放 IL-6、IL-1、IFNγ 等炎症介质，可表现为发热、低血压、缺氧和器官功能障碍；ICANS 则可能涉及内皮激活、血脑屏障破坏和神经炎症。
可调控 CAR 系统使用药物敏感开关、化学诱导二聚、分裂受体、degron 降解结构域或蛋白酶调控来改变受体活性。诱导性 caspase 9 与 HSV-tk 等“杀伤开关”能在严重毒性时清除工程化细胞，但也会不可逆地终止治疗。
布尔逻辑门（AND、AND-NOT）、synNotch 与 LINK 等系统要求特定抗原组合才能激活；亲和力调校和 pH 响应受体则帮助 CAR-T 区分高密度肿瘤抗原与正常组织的低水平表达。正交细胞因子受体和肿瘤限制性启动子，可把细胞因子支持更多地限制在目标组织内。
长期安全性还涉及插入诱变、基因组完整性和少见的工程化 T 细胞恶性转化。大规模数据提示标准自体产品的转化风险很低，但多重编辑、转座子或整合载体仍需要严格的长期监测。
扩大可及性：异基因与体内 CAR-T
异基因“现货型”平台
使用健康供者细胞为多名患者制造 CAR-T，可降低等待时间、变异性和成本。主要障碍是供者 TCR 引发移植物抗宿主病，以及宿主 T 细胞、NK 细胞和体液免疫清除输注细胞。TCR、HLA I/II 类分子、CD52 等位点的编辑，以及 γδ T 细胞、病毒特异性 T 细胞、脐带血或 iPSC 来源细胞，正在扩大可用的细胞底盘。
更强清淋可帮助异基因细胞扩增，却也增加延迟免疫重建和感染风险。随着编辑位点增多，脱靶效应、染色体重排与大片段缺失必须通过更精准的碱基编辑、替代核酸酶和内置安全开关来控制。
体内 CAR-T 工程
脂质或聚合物纳米颗粒、慢病毒、AAV、混合支架和病毒样囊泡等递送平台，尝试直接在患者体内重编程内源性 T 细胞。它绕过复杂的体外制造，并可能保留更自然的表型适应性、归巢与扩增。
体内工程仍需解决选择性靶向、脱靶转导、载体免疫原性、重复给药和基因组整合风险。mRNA 平台表达短暂、安全控制更容易，但可能需要多次给药；整合平台更持久，却需要更严格的长期安全保障。
展望：从靶向杀伤到可编程免疫控制
CAR-T 的下一阶段将由合成生物学、系统免疫学、单细胞多组学、空间转录组学、临床反向转化和人工智能共同塑造。患者来源的纵向数据能够揭示工程化细胞在不同时间、组织和炎症压力下如何在记忆、效应和耗竭状态之间转换。
人工智能可能帮助解释大规模扰动筛选、预测受体与信号支架组合，并建立“虚拟 CAR-T”模型，用于模拟细胞、肿瘤、基质与免疫微环境之间的互动。临床应用场景也可能从晚期难治性疾病前移至微小残留病、辅助或新辅助阶段，在更低抗原负荷和更完整免疫结构下追求持久免疫控制。
未来十年的关键问题
什么定义了治愈性 CAR-T？ 哪些转录、代谢和表观遗传程序支持长期监视？
如何选择联合策略？ 免疫检查点、放疗、化疗、疫苗和小分子药物的时机如何影响疗效与毒性？
能否实现通用且可切换的平台？ 同一细胞产品是否可以通过适配器或逻辑电路跨疾病重定向？
如何实时追踪体内细胞？ PET 报告基因、条形码和生物传感器能否描绘完整生命周期？
哪些疾病会成为新前沿？ 纤维化、组织修复、感染、代谢病和衰老相关疾病都可能成为工程化免疫细胞的新场景。
给患者与家属的阅读提示
CAR-T 是高度个体化、风险与获益并存的治疗。论文中的缓解率、疾病控制率和安全性数据来自特定疾病、靶点、研究设计与患者群体，不能直接推算到个人。可信的评估应从病理诊断、靶点检测、既往治疗、器官功能、感染风险和当前状态开始，由具备资质的临床团队作出决定。