CART治疗肿瘤的作用机制

T细胞的激活或抑制

T细胞受体（TCRs）为所有T细胞表面的特征性标志，以非共价键与CD3结合，形成TCR-CD3复合物。TCR是由2条不同肽链构成的异二聚体，每条肽链均由可变区，恒定区，跨膜区与胞质区组成，其胞质区很短。TCR的主要功能是识别由MHC I类或II类分子提呈的抗原肽。CD3是一种跨膜蛋白，主要功能是参与TCR-CD3复合体的装配和稳定以及信号转导（图1）。

图1.TCR与共刺激信号

T细胞杀伤肿瘤细胞的前提是被激活并增殖，此过程需要两条细胞信号通道共同作用，一是TCR与MHC提呈的抗原肽结合（信号1），激活T细胞；二是T细胞的CD28或4-1BB等表面蛋白与其受体相结合形成共刺激信号（信号2），刺激T细胞增殖。当TCR-MHC-抗原肽第一信号与共刺激信号共同存在时，ζ链很快发生酪氨酸磷酸化，激活细胞内信号传导途径，使细胞骨架蛋白改变以及核内转录因子活化，引起T细胞的激活并增殖。

肿瘤细胞逃逸的机制之一：抑制T细胞激活与下调MHC分子表达

MHC抗原提呈机制与共刺激机制确保了杀伤力强大的T细胞进行特异性识别，但同时也让肿瘤细胞形成了一种逃逸机制。肿瘤细胞在不断的发生发展过程中，逐渐适应体内的免疫环境，下调MHC分子的表达，甚至不再表达MHC。这将导致T细胞不能识别肿瘤细胞，造成肿瘤细胞免疫逃逸，继续恶化。另外，CTLA4与PD-1是典型的共刺激抑制信号。

CTLA4与其配体CD86结合后，可抑制T细胞的活化；而且许多肿瘤细胞通过上调PD1配体——PDL1或PDL2的表达来阻止T细胞的激活。

基因工程T细胞（TCR-T、CART）

结构比较

通过转基因方法在T细胞中表达的TCR（TCR-T）与T细胞本身表达的TCR在结构上没有明显的区别。主要区别是转基因方法在T细胞中表达的TCR已经过人工筛选，可以与MHC分子提呈的肿瘤抗原相结合。但是TCR-T细胞仍然需要同时被信号2刺激才能被完全激活，仍然会受到PD-L1等抑制免疫反应的蛋白抑制。

而CART表面的CAR分子将识别肿瘤抗原的抗体片段与TCR-CD3复合物的胞内域和接受共刺激信号的受体的胞内域嵌合在一起，这种受体不需要MHC的辅助就可以识别肿瘤表面抗原，同时也不需要肿瘤细胞表面的信号2，就可以激活T细胞（图2.）。

图2. 基因工程T细胞结构比较

CART技术的基本原理

CART，又名嵌合抗原受体T细胞。治疗流程是从人外周血分离出T细胞，在体外进行基因修饰，增强其对肿瘤细胞的识别能力，扩增培养到一定数量后，回输患者。其中，在体外进行基因修饰环节是CART的核心技术。将设计好的CAR基因转入T 细胞的基因组中，T细胞就可以表达相应的CAR结构（嵌合抗原受体）。CAR结构将使T细胞越过MHC抗原提呈机制直接识别肿瘤细胞，同时获得共刺激信号，被“一键激活”。即CAR结构是将抗体中可以直接识别肿瘤抗原的可变单链区域scFv（抗原受体）、共刺激信号都嵌合到T细胞的激活信号通路CD3ζ链上（图3.）。利用抗原-抗体机制，CART细胞可以直接识别肿瘤细胞表面抗原，相当于采用“人脸识别系统”来替代“检查身份证”的MHC抗原提呈机制，肿瘤细胞就不能通过下调MHC来逃避CART细胞的追杀了。同时CAR结构中形成了“识别-共刺激-激活”的信号转导通路，所以当抗体部分识别了肿瘤细胞表面抗原时，T细胞同时获得了信号1又有信号2，可以被一键激活。

图3. CART细胞利用抗原抗体机制直接识别肿瘤抗原（非MHC限制性）

CART技术的三大优势：一、非MHC限制性；二、可识别抗原种类多，MHC只能提呈蛋白质片段（多肽），而CAR的抗原抗体机制可以识别细胞表面的蛋白质、多糖，以及脂类蛋白，应用较为广泛；三、CART可在体内继续增殖为“活的药物”，形成持续的杀伤力，而且还可以释放细胞因子召集更多的免疫细胞协同作战。