CAR-T療法就是嵌合抗原受體T細(xì)胞免疫療法，英文全稱Chimeric Antigen Receptor T-Cell Immunotherapy。這是一種治療腫瘤的新型精準(zhǔn)靶向療法，近幾年通過(guò)優(yōu)化改良在臨床腫瘤治療上取得很好的效果，是一種非常有前景的，能夠精準(zhǔn)、快速、高效，且有可能治愈癌癥的新型腫瘤免疫治療方法。這種免疫治療方法發(fā)展迅速，食品藥品監(jiān)督管理局（FDA）已經(jīng)批準(zhǔn)的CAR-T細(xì)胞用于治療淋巴瘤和白血病。
T細(xì)胞激活需要多個(gè)信號(hào)才能實(shí)現(xiàn)完整和最佳的效應(yīng)子功能。這些包括TCR參與（Signal 1），共刺激因子（Signal 2）和細(xì)胞因子感測(cè)（Signal 3）。CARs旨在模仿TCR復(fù)合體的功能，并逐步進(jìn)化以整合其他信號(hào)。正在進(jìn)行的研究工作集中于將CAR-T細(xì)胞用作其他癌癥的療法，并通過(guò)優(yōu)化其設(shè)計(jì)來(lái)提高功效和安全性。
CAR結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)可分為3個(gè)部分：1）涉及抗原識(shí)別的細(xì)胞外結(jié)構(gòu)域。該區(qū)域由（特異性）識(shí)別腫瘤相關(guān)抗原（TAA）的scFv組成，scFV是固定在T細(xì)胞上通過(guò)2）跨膜結(jié)構(gòu)域，其由CD3，CD8，CD28或FcεRI的跨膜區(qū)域組成。該區(qū)域連接到3）細(xì)胞內(nèi)區(qū)域，該區(qū)域由CD8，CD28或CD137和CD3ζ的胞質(zhì)區(qū)域組成。在這里，嘗試總結(jié)下目前第一代，第二代，第三代以及第四代CAR-T療法載體設(shè)計(jì)中針對(duì)胞內(nèi)域的修改或者優(yōu)化。
第一代CARs：抗原結(jié)合結(jié)構(gòu)域直接與TCR恒定鏈CD3ζ的細(xì)胞內(nèi)部分融合。第一代CAR通過(guò)CD3ζ中基于免疫受體酪氨酸的激活基序（ITAM）域的磷酸化來(lái)啟動(dòng)激活級(jí)聯(lián)反應(yīng)。但是該信號(hào)不足以激活靜止的T細(xì)胞。因此，最初的臨床試驗(yàn)結(jié)果令人失望。
第二代CARs：為了克服第一代CARs的問(wèn)題，將來(lái)自其他受體例如CD28、4-1BB（CD137）的共刺激域融合到CAR的細(xì)胞內(nèi)片段，以改善T細(xì)胞的激活，增殖和存活。這一設(shè)計(jì)策略在一項(xiàng)出色的臨床研究中得到了證明，淋巴瘤患者接受了針對(duì)相同抗原的第一代和第二代CAR-T細(xì)胞的混合物輸入。通過(guò)對(duì)輸注后樣品的持久性進(jìn)行分析，作者發(fā)現(xiàn)CD28的加入與第一代相比，對(duì)CD19 CAR-T細(xì)胞的共刺激增加了細(xì)胞的擴(kuò)增和存活。總體而言，CD28共刺激可提供強(qiáng)大的細(xì)胞活化和擴(kuò)增反應(yīng)，但這似乎是以降低CAR-T細(xì)胞長(zhǎng)期持久性為代價(jià)的。而4-1BB（CD137）能夠改善CAR-T細(xì)胞的長(zhǎng)期持久性，促進(jìn)CD8+T細(xì)胞的記憶。在此基礎(chǔ)上，第三代CARs就出現(xiàn)了。
第三代CARs：在第二代的基礎(chǔ)上增加了其他信號(hào)域，并有望增強(qiáng)T細(xì)胞的活化，增殖和存活。將CD28和4-1BB（CD137）作為第三代的共刺激分子，相比第二代具有更大的體內(nèi)擴(kuò)增能力和更長(zhǎng)的持久性。文章In Vivo Fate and Activity of Second- versus Third-Generation
CD19-Specific CAR-T Cells in B Cell Non-Hodgkin's Lymphomas就很好的說(shuō)明了這點(diǎn)。但也有一些研究表明第二代CAR-T細(xì)胞的性能優(yōu)于第三代CAR-T細(xì)胞。結(jié)果表明，包含CD28作為共刺激對(duì)PSCA有特異性的第二代CAR-T細(xì)胞在實(shí)體腫瘤模型中比包含CD28和4-1BB作為共刺激的第三代CAR誘導(dǎo)了更有效的抗腫瘤免疫應(yīng)答。此結(jié)論在A novel chimeric antigen receptor against prostate stem cell antigen
mediates tumor destruction in a humanized mouse model of pancreatic cancer（Hum Gene Ther. 2014 Dec;25(12):1003-12. doi: 10.1089/hum.2013.209）文章中有體現(xiàn)。這些文章都強(qiáng)調(diào)需要更深入地了解調(diào)節(jié)CAR功能的結(jié)構(gòu)與功能之間的關(guān)系。這一知識(shí)將有助于CAR輸出信號(hào)的微調(diào)，以實(shí)現(xiàn)最有效的抗腫瘤反應(yīng)。
第四代CARs：引入一個(gè)細(xì)胞內(nèi)結(jié)構(gòu)域，該結(jié)構(gòu)域能夠觸發(fā)原本由細(xì)胞因子誘導(dǎo)的信號(hào)（Signal 3）進(jìn)一步增強(qiáng)T細(xì)胞應(yīng)答。第四代，也稱為TRUCK，即T cells redirected for universal
cytokinemediated killing，既具有共刺激因子又具有促炎因子，例如白介素IL-12，
從而提高T細(xì)胞功效。第四代CAR不僅限于IL-12，已開(kāi)發(fā)出不同類型的分子用于構(gòu)建TRUCK。這些細(xì)胞因子包括IL-15（類似于IL-12，這種白介素可增強(qiáng)T記憶干細(xì)胞的發(fā)育）、IL-18，以及組成性活躍的細(xì)胞因子受體，例如IL-7受體（C7R），其目的是克服細(xì)胞因子毒性的風(fēng)險(xiǎn)。TRUCKs的其他一些測(cè)試包括敲除基因（PD-1或DGK）和敲入基因（TRAC或CXCR4），其目的是改善CAR表達(dá)和抗腫瘤活性。
考慮到最終控制抗腫瘤功效的變量眾多，似乎每種腫瘤類型，胞外域和/或靶抗原的每種特異性共刺激信號(hào)的貢獻(xiàn)可能是不同的。因此為了解決這些系統(tǒng)的復(fù)雜性，并為合理設(shè)計(jì)下一代CAR-T細(xì)胞的合理設(shè)計(jì)準(zhǔn)則，將需要對(duì)CAR方面的共刺激分子免疫生物學(xué)進(jìn)行系統(tǒng)的重新評(píng)估。下一代CAR-T細(xì)胞產(chǎn)品應(yīng)整合新功能，以解決目前該技術(shù)治療的腫瘤類型少的問(wèn)題，副作用大，治療費(fèi)用昂貴，制備時(shí)間長(zhǎng)等問(wèn)題。但是無(wú)論采用哪種方法，都需要對(duì)CAR信號(hào)以及T細(xì)胞，腫瘤細(xì)胞及其環(huán)境之間的相互作用有更詳細(xì)的了解，以定制CAR-T細(xì)胞的設(shè)計(jì)以獲得最佳治療效果。