CAR-T技術的誕生及發展之路

文章來源公眾號：生物快評            作者：sw​

Zelig Eshhar (Hebrew: זליג אשחר; February 25, 1941 – July 3, 2025)
Zelig Eshhar，是一名猶太人教授，他生前在以色列魏茨曼科學研究院（Weizmann Institute of Science）工作，今年6月3號去世。他出生在1941年2月25日出生于佩塔提克瓦（以色列中央的一座城市），在雷霍沃特長大學。他在納哈爾部隊服役后，加入亞德莫迪凱基布茲，成為一名養蜂人。他先后在耶路撒冷希伯來大學獲得學士和碩士學位，并在魏茨曼科學研究所取得博士學位。

在20世紀80年代，T細胞如何被有效導向攻擊腫瘤是一個巨大難題。當時的T細胞受體只能識別由主要組織相容性復合體呈遞的抗原，而癌細胞經常通過下調MHC來逃避免疫監視。

在研究T細胞受體（TCR）的過程中，Eshhar發現B細胞產生的抗體和TCR結構相似，具有恒定區和可變區。抗體能夠特異性識別抗原，TCR卻只能識別MHC遞呈的抗原片段。如果將抗體中的可變區移植到TCR的恒定區，就能夠改變T細胞受體的抗原特異性，介導細胞殺傷作用。Zelig Eshhar設想創造一個全新的受體，它將抗體的特異性與T細胞的殺傷力結合起來。這個受體可以“忽略”MHC，直接識別腫瘤細胞表面的抗原。這個想法是具有非常大的創造性。

1989年：他的團隊在《PNAS》上發表了里程碑式的論文，描述了如何構建這種“嵌合受體”。技術實現：他們將一個單鏈可變片段（源自一個能識別特定抗原的抗體的可變區）與T細胞受體的激活細胞內信號域CD3ζ 通過基因工程的方式“縫合”在一起。

他們成功證明了，表達這種嵌合受體的T細胞能夠以MHC非依賴性的方式，特異性識別并殺傷表達相應靶抗原的靶細胞。這一發明，被稱為“第一代CAR”，是CAR-T技術的原型機。

Zelig Eshhar的第一代CAR-T設計，從上圖也可以看出來，面臨了一個問題，即T細胞的活化強度低，IL2分泌量少、擴增不起來。

在這個專利中，Michel Sadelian發現含有CD28-CD3zeta胞內的CAR-T細胞遇到靶細胞后擴增明顯提高。

這篇專利的權利要求第一條就要求了，嵌合T受體需要包括CD3zeta以及一個共刺激信號。

Michel Sadelian（生于1960年），目前是在紐約哥倫比亞大學的遺傳工程師和細胞治療學家。他現任哥倫比亞細胞工程與治療計劃（CICET）主任，同時兼任赫伯特·歐文綜合癌癥中心內哥倫比亞大學歐文醫學中心癌癥細胞治療計劃主任。

Michel Sadelian曾擔任紀念斯隆·凱特琳癌癥中心的史蒂夫與芭芭拉·弗里德曼講席教授、細胞工程中心創始主任及基因轉移與基因表達實驗室負責人。他發明CAR-T CD28共刺激信號是在紀念斯隆·凱特琳癌癥中心研發的。

同一年，2003年，來自圣裘德兒童研究醫院的Dario.Campana博士開發了抗CD19嵌合抗原受體，該受體可用于治療CD19陽性的B細胞癌，圣裘德兒童研究醫院于2003年11月申請了專利US60/517507。

第二種則基于CD137（4-1BB）構建共刺激結構域，Dario.Campana教授則是在圣裘德兒童研究醫院（St. Jude Children’s Research Hospital）工作時設計了4-1BB共刺激結構和aCD19-41BB-CD3z，也就是賓夕法尼亞大學在使用的CD19CAR結構。一般認為，CD28所傳遞的活化信號相較于CD137（4-1BB）更強，可使T細胞在較短時間內達到很高的殺傷活性。而CD137（4-1BB）所傳遞的活化信號則會更加持久。

因為二代CAR-T技術讓CAR-T具有了臨床價值，所以關于這個技術的專利有一場復雜的專利爭奪案，可以參考《CAR-T專利爭奪案》

早在在20世紀70-80年代，主流觀點對利用免疫系統治療晚期實體瘤持悲觀態度。Steven A. Rosenberg博士是第一個用堅實的臨床證據打破這一觀念的人。他的團隊發現并純化了白細胞介素-2，這是一種能驅動T細胞生長和增殖的關鍵細胞因子。他們開發了淋巴因子激活的殺傷細胞療法。方法是從患者體內提取淋巴細胞，在體外用高濃度的IL-2進行刺激和擴增，形成能非特異性殺傷腫瘤細胞的LAK細胞，然后將這些細胞回輸到患者體內，并同時注射IL-2。在1985年，他在《新英格蘭醫學雜志》上發表論文，報道了使用體外IL2激活的細胞療法治療25名對其他療法無反應的晚期癌癥患者，其中11人的腫瘤顯著縮小。這是人類歷史上第一次證明，免疫細胞可以被提取、在體外擴增、再回輸體內，并能夠有效地縮小晚期轉移性癌癥腫瘤。雖然療效有限且毒性較大，但它為整個過繼性細胞療法領域打開了大門。

Carl June是美國免疫學家和癌癥研究員，以其在CAR-T細胞療法領域的開創性工作而聞名。在2010年前后，雖然CAR-T的概念已被提出多年，但其在人體內的療效和安全性仍是巨大未知數。Carl June賓夕法尼亞大學領導的團隊，使用了由Michel Sadelian實驗室設計的、包含4-1BB共刺激域的第二代抗CD19 CAR結構，治療復發性、難治性B細胞急性淋巴細胞白血病患者。2011年，他們治療了首位兒童患者——艾米莉·懷特海德。當時她白血病晚期，所有療法均已無效。在接受CTL019（后來成為Kymriah）治療后，她經歷了危及生命的細胞因子風暴，但最終奇跡般地獲得了完全緩解，這項工作直接促成了全球首款CAR-T療法——諾華的Kymriah于2017年獲得美國FDA批準，標志著癌癥治療進入了全新的細胞免疫時代。

目前首位接受Kymriah的艾米莉·懷特海德距今已經無癌11年時間了。