长期以来，癌症一直使用手术、放射疗法和化学疗法。尽管这些疗法能够有效延长患者生存期，但也存在严重副作用。近年来，免疫疗法的出现，为癌症治疗找到了新出路。嵌合抗原受体(CAR)T细胞，是一种经过基因工程改造的T细胞，可表达抗原特异性受体，该受体能够以非MHC限制的方式识别靶标。第一代CAR包含与跨膜结构域融合的抗体单链可变片段(scFv)和诱导T细胞激活的细胞内CD3ζ信号结构域。第二代/第三代CAR结构中额外添加了共刺激结构域，如CD28、4-1BB，使其获得更长的持久性、更强的激活性和抗肿瘤活性。第四代CAR结构中添加了自杀基因，从而实现对CAR-T细胞在体内存活时限的控制。
作为最有前途的癌症免疫疗法之一，CAR-T细胞疗法在治疗血液恶性肿瘤方面取得了进展，但其在实体瘤中的应用仍然具有诸多挑战。
肿瘤可以通过干扰T细胞迁移来逃避免疫监控，从而导致患者不良预后。尽管一些实体瘤高度表达C-C趋化因子配体2，但同源趋化因子受体，例如CCR2b和CCR4，很少在T细胞上表达，导致实体瘤床的归巢性较差。就异常血管形态而言，周细胞是血管维持和重塑所必需的关键血管细胞类型，其与肿瘤血管的附着稀少或松散，导致血管比正常血管渗漏更多。这些渗漏的血管会导致血流异常，限制T细胞迁移到肿瘤部位。一旦T细胞成功运输到肿瘤部位，T细胞就需要渗透到致密的肿瘤细胞区域。
然而，在各种实体瘤中，T细胞被癌症相关成纤维细胞(CAF)产生的致密细胞外基质(ECM)物理捕获并阻止其穿透肿瘤。丰富的ECM显著损害了富含基质的实体瘤中的T细胞渗透和功能，导致CAR-T细胞的杀伤活性较低。
实体瘤中CAR-T细胞抑制是由TME中的免疫抑制细胞介导的，包括Treg、MDSC和TAM。这些细胞释放细胞因子，例如TGFβ和IL-10，从而抑制CAR-T细胞的细胞毒性作用。MDSC作为代表性的免疫抑制细胞，不仅负向调节CAR-T细胞的抗肿瘤活性，而且还通过加速肿瘤血管生成和肿瘤细胞侵袭来参与肿瘤进展。此外，MDSC诱导ROS的产生，从而形成强大的免疫抑制微环境。因此，抑制或消除MDSC可以改善TME中的抗肿瘤免疫反应。
肿瘤浸润T细胞在功能上对TME具有耐受性，它们表达抑制性受体，如PD-1、TIM-3、TIGIT、LAG-3和CTLA-4，这些受体可诱导T细胞耗竭并防止其过度激活。然而，癌细胞利用这些受体来逃避T细胞的攻击。PD-1通过与肿瘤细胞表面的PD-L1或PD-L2结合来调节T细胞活化。PD-1/PD-L1/2结合抑制T细胞增殖以及IFN-γ、TNF-α和IL-2的产生，并限制T细胞存活。与PD-1信号传导类似，CTLA-4与B7结合并直接在TCR免疫突触处抑制CAR-T细胞激活。CAR-T细胞上免疫检查点蛋白的高表达与效应器功能破坏、肿瘤免疫反应丧失和预后不良有关。
实体瘤和血液肿瘤之间的主要区别在于，寻找实体瘤的TSA更具挑战性。对于大多数实体瘤，通常会发现TAA，它们在健康组织细胞上的表达水平低于在肿瘤细胞上的表达水平。实体瘤的代表性TAA是CEA、HER2、EGFR、EGFRvIII、GPC3、EpCAM、GD2、间皮素、细胞表面相关粘蛋白1 (MUC1)和前列腺干细胞抗原（PSCA）。TSA的短缺严重限制了CAR-T疗法在实体瘤中的应用，并增加了靶向/脱瘤毒性。
目前CAR-T细胞治疗实体瘤困境主要集中于，CAR-T细胞难以到达并浸润肿瘤核心部位，肿瘤微环境中免疫抑制性细胞和分子对CAR-T细胞扩增和功能阻碍，以及肿瘤特异性表面抗原的筛选。如何克服这些问题，是提高CAR-T细胞治疗实体瘤疗效的关键，也是全世界CAR-T细胞工作者努力的方向。
趋化因子是促进T细胞浸润肿瘤的重要分子。趋化因子由多种细胞表达，包括基质细胞、先天免疫细胞，甚至肿瘤细胞。TME中表达的趋化因子通常与T细胞上表达的受体不匹配。多项研究利用了这一现象，主要在CAR-T细胞上设计了同源趋化因子受体。Kershaw等人在T细胞上为其同源细胞因子CXCL1设计了CXCR2受体，这导致T细胞的趋化行为增强。在另一项研究中，CCR2在CAR-T细胞上进行了改造，以靶向其同源趋化因子CCL2，该趋化因子在恶性胸膜间皮瘤中高度表达。与未转导的CAR-T细胞相比，工程化CAR-T细胞的迁移能力增强，细胞毒性增加12.5倍。
CAR-T细胞还可以经过改造，通过分泌刺激性细胞因子来增强免疫刺激效果。IL-2和IL-12增强T细胞增殖，对Tregs和MDSCs有调节作用。经改造后可分泌细胞因子IL-12和IL-21的T细胞增强了促炎作用。使用靶向VEGFR-2的CAR-T细胞局部递送IL-12可提高皮下肿瘤小鼠的存活率。表达IL-7和CCL19的CAR-T细胞，增强了抗肿瘤活性，并增加了TME中树突状细胞和T细胞的浸润。最近的另一个重要方法是使用能够归巢到肿瘤组织来调节免疫抑制性TME的间充质干细胞 (MSC)。利用MSC固有的肿瘤归巢能力，MSC被设计为产生IL-7和IL-12，这对于T细胞的生存和保护性反应至关重要，从抑制性TME转变为刺激性TME，并增强了维持和CAR-T细胞的抗肿瘤活性。
寻找在肿瘤细胞上明确表达的特异性抗原是CAR-T细胞开发的重要挑战之一。目前许多针对实体瘤测试的CAR-T细胞都以TAA为靶点，有可能引起肿瘤外毒性。此外，抗原逃逸是肿瘤对CAR-T细胞产生耐药性的众多机制之一。对于FDA批准的CD19 CAR-T细胞，复发率为30-60%，这主要归因于抗原丢失和CAR-T细胞持久性不足。目前正在应用许多组合策略，包括双特异性/三特异性和串联CAR。Hombach等人设计了双特异性CAR-T细胞，可阻断CD30相互作用并靶向癌胚抗原(CEA)，并表明双特异性CAR-T细胞比对照CEA CAR-T细胞更有效地排斥CEA+肿瘤。针对多抗原靶向的CAR-T细胞的研究仍处于涉及体内研究的初始阶段，CAR-T细胞的许多不良反应，例如细胞因子释放综合征，需要进行有效的测试。
北京国卫生物是一家细胞生物制药高新技术企业，致力于细胞基因治疗药物研发和转化。CAR-T细胞疗法作为一种新型的癌症治疗手段，相比传统治疗手段，治愈率高，且副作用小。目前国内外已有多款CAR-T细胞药物上市，在血液系统恶性肿瘤临床治疗过程中取得了令人振奋的效果，但在实体瘤领域仍有待突破。针对目前实体瘤CAR-T存在的肿瘤特异性抗原、难以浸润到肿瘤核心部位和免疫抑制微环境的问题，国卫生物综合相关肿瘤发病率、抗原表达特异性和安全性，选择了多个新颖的治疗靶点，通过促炎因子和趋化因子，同时联合mRNA疫苗以克服上述挑战，并以在实体瘤CAR-T细胞治疗领域取得突破性进展为目标，为越来越多的癌症患者带来健康希望，促进社会幸福和谐发展。
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