2025年1月15日，第四军医大学团队在Signal Transduction and Targeted Therapy（IF= 40.8）在线发表题为《Chimeric antigen receptor with novel intracellular modules improves antitumor performance of T cells》的研究论文，第四军医大学生物化学与分子生物学教研室为论文的第一单位和通讯单位。该研究旨在探索通过替换传统CAR中的CD3ζ链细胞内结构域（ICD），来改善CAR-T的安全性和对多种肿瘤抗原的持久性。
文章研究思路
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图源：https://www.nature.com/articles/s41392-024-02096-5
本文的研究旨在优化嵌合抗原受体（CAR）的设计以改善CAR-T细胞在抗肿瘤治疗中的表现，特别是针对固体肿瘤的挑战。传统CAR通常采用CD3ζ链的ICD作为信号模块，但该研究探讨了利用其他CD3亚单位的ICD替代传统设计的可行性。研究生成了靶向HER2和间皮素抗原的多种CAR，通过将来自不同CD3亚单位的单一免疫受体酪氨酸激活基序（ITAM）作为信号模块，显著降低了CAR-T细胞的自主激活信号（tonic signal），减轻了细胞耗竭并促进了记忆分化。
其中，以CD3ε亚单位ICD为核心的CAR展示了独特优势：其细胞膜表达受到限制，伴随炎症因子释放减少，同时保留了强大的抗肿瘤细胞毒性。机制研究发现，这种表达模式受CD3ε ICD的碱性氨基酸残基影响，通过与细胞内膜的静电相互作用抑制了CAR的跨膜运输。此外，体内试验表明，此种设计的CAR-T细胞在小鼠肿瘤模型中表现出更长的抗肿瘤持久性和更低的细胞因子释放综合征（CRS）风险。
研究创新与局限
研究创新
1
信号模块优化
传统CAR-T细胞设计多采用CD3ζ链的ICD作为信号模块。本研究首次系统性地将其他CD3亚单位（如CD3ε、CD3δ和CD3γ）的单ITAM结构域引入CAR设计中，展示了其在降低自发激活信号（tonic signal）和减轻细胞耗竭方面的独特优势，拓展了CAR设计的多样性。
2
炎症因子释放的显著降低
与传统CAR相比，CD3ε亚单位ICD设计的CAR显著减少了炎症因子（如IL-6和IFN-γ）的释放。这在减轻细胞因子释放综合征（CRS）风险方面表现出较强的临床优势，解决了CAR-T细胞治疗固体肿瘤时的主要安全性问题。
3
自限制的细胞膜表达
本研究发现，CD3ε链的碱性氨基酸残基通过与细胞内膜的静电作用限制了CAR的跨膜运输，形成了独特的自限制表达模式。这种低水平细胞膜表达在不影响抗肿瘤细胞毒性的情况下，有效降低了激活信号强度，从而优化了CAR-T细胞的功能。
4
增强的抗肿瘤持久性
基于CD3ε的CAR-T细胞不仅在体外表现出更低的耗竭程度，还在体内模型中展现出更持久的抗肿瘤效果。这与其促进记忆型T细胞分化的能力密切相关，为提高CAR-T细胞治疗实体瘤的长期疗效提供了新方法。
5
多抗原适应性验证
通过对HER2、间皮素和CD19靶向CAR的验证，研究表明这种创新设计适用于多种肿瘤相关抗原，具有广泛的适用性和可推广性。
研究局限
虽然新型CAR-T细胞表现出显著的抗肿瘤活性，但对于CAR-T细胞在实体瘤组织中的渗透力和扩展能力未深入讨论。这一因素在实体瘤治疗中至关重要，也是CAR-T疗法的主要挑战之一。此外，尽管研究表明基于CD3ε的CAR-T细胞显著减少了细胞因子释放，但具体的分子机制尚未完全解析。例如，如何协调低炎症因子释放与高效细胞毒性之间的信号传导平衡仍需进一步研究。
期末考试复习研讨
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课题设计的策略
信号模块优化： 探讨不同CD3亚单位（如CD3ε、CD3δ和CD3γ）的单ITAM结构域在CAR设计中的应用，评估其对CAR-T细胞自发激活信号、耗竭状态及记忆分化的影响。
炎症因子调控： 通过调整CAR的胞内结构域，降低炎症因子释放，从而减轻CRS风险，提高治疗安全性。
肿瘤适应性： 针对多种肿瘤抗原（HER2、间皮素和CD19）设计并验证CAR-T细胞的抗肿瘤效果，研究其在不同抗原密度下的适用性。
实验方法的创新应用
细胞与分子生物学实验： 使用基因编辑和RNA测序技术，解析CD3链胞内结构域对CAR-T细胞激活信号和炎症因子释放的调控机制。
功能验证实验： 借助共培养实验评估CAR-T细胞的杀伤活性，包括细胞毒性、脱颗粒能力以及炎症因子释放水平。
患者来源异种移植（PDX）模型研究：在免疫缺陷小鼠中移植HER2阳性患者肿瘤组织，评估CD3ε基CAR-T细胞的抗肿瘤效果和安全性。
结语
本研究通过创新性优化CAR结构，显著改善了CAR-T细胞的抗肿瘤活性和治疗安全性，为实体瘤的免疫治疗提供了新思路。这一成果不仅在基础科研领域具有重要意义，更为临床转化提供了强有力的支持。我们期待未来更多研究将进一步验证和完善这一策略，并将其迅速转化为可应用于临床的治疗方案，为更多肿瘤患者带来福音。
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