嵌合抗原受体修饰的T细胞免疫疗法（ChimericAntigenReceptorT-CellImmunotherapy，CAR-T），是指将编码来源于抗体的用于识别肿瘤细胞抗原的免疫球蛋白的单链可变区抗体（scfv）的重链可变区（VH）和轻链可变区（VL）的重组蛋白基因和T细胞杀伤激活信号CD3ζ的DNA链，通过基因重组技术连接在基因工程表达载体上，并将其表达于杀伤性T细胞膜上形成嵌合抗原受体，从而使得T细胞不依赖MHC-I而识别肿瘤细胞，再经纯化、体外扩增及活化，将CAR-T细胞回输至患者体内，使其特异性行使杀灭肿瘤细胞的功能。CAR载体主要由3部分构成：抗原结合域、跨膜区及胞内信号转导区。
CAR-T治疗流程图嵌合抗原受体（CAR）T细胞（CAR-T）疗法是革命性的，因为它已经产生了非常有效和持久的临床反应。抗CD19CAR-T细胞疗法治疗B细胞恶性肿瘤的空前成功，使之在年被美国食品药品管理局（FDA）批准上市。
然而，CAR-T细胞疗法仍有重大的局限性亟待解决，包括：危及生命的CAR-T细胞相关毒性、对实体瘤的疗效有限、B细胞恶性肿瘤中的抑制和抵抗性、抗原逃逸、有限的持久性、较差的迁移和肿瘤浸润，以及免疫抑制性微环境。
人们已经提出许多方法，包括将CAR-T细胞疗法与其他抗癌疗法相结合，或采用创新的CAR工程策略，以提高抗肿瘤疗效，扩大临床疗效，并限制毒性。在这篇综述文章中，美国威斯康星大学麦迪逊分校的RobertC.Sterner和梅奥诊所的RosalieM.Sterner讨论了CAR-T细胞工程的最新创新，以提高对血液恶性肿瘤和实体瘤的临床疗效，以及克服当前存在的包括抗原逃逸、CAR-T细胞迁移、肿瘤浸润、免疫抑制性微环境和CAR-T细胞相关毒性在内的局限性的策略。
CAR-T细胞疗法的局限性。图片来自BloodCancerJournal,,doi:10./s---7。
CAR结构
CAR是模块化的合成受体，主要由四个部分组成：
一个细胞外靶抗原结合结构域（extracellulartargetantigen-bindingdomain）；
一个铰链区（hingeregion）；
一个跨膜结构域（transmembranedomain）；
一个或多个细胞内信号转导结构域（intracellularsignalingdomain）。
抗原结合结构域。抗原结合结构域是CAR中赋予靶抗原特异性的部分。历史上，抗原结合结构域来源于单克隆抗体的可变重链（VH）和轻链（VL），通一个柔性的连接物连接VH和VL可形成单链可变片段（scFv）。通常而言，存在于CAR中的scFv靶向细胞外表面癌症抗原，导致不依赖于主要组织相容性复合体（MHC）的T细胞活化。
除了简单地识别和结合靶表位之外，scFv的几个特点影响CAR功能。比如，VH和VL链之间的相互作用模式，以及互补性决定区（CDR）的相对位置影响CAR对其靶表位的亲和力和特异性。
亲和力是抗原结合结构域的一个特别重要的参数，因为它从根本上决定了CAR的功能。为了识别肿瘤细胞表面上的抗原、诱导CAR信号转导并激活T细胞，CAR的抗原结合亲和力必须足够高，但不能高到足以导致CAR-T细胞遭受激活诱导的细胞死亡，并引发毒性。虽然亲和力肯定是使问题进一步复杂化的最重要因素之一，但已有研究表明，即使具有相似亲和力的scFv也可以差异性地影响CAR-T细胞功能。因此，为了优化CAR与靶抗原的结合，必须考虑其他因素，如表位位置、靶抗原密度，以及避免使用与配体无关的补强信号（tonicsignaling）相关的scFv。
抗原结合位点空间示意图，图片来自FEBSJournal,,doi:10./j.-...x。
铰链区。铰链或间隔区被定义为从跨膜结构域延伸结合单元的细胞外结构区域。铰链区的功能是提供灵活性，以克服空间阻碍，并对CAR的长度有贡献，以便允许抗原结合结构域接触到靶表位。重要的是，所选择的铰链区似乎影响CAR的功能，因为铰链区的长度和组成的差异可以影响灵活性、CAR表达、信号转导、表位识别、激活输出的强度和表位识别。
除了这些影响之外，已经人提出，铰链区长度对于提供足够的细胞间距离以形成免疫突触是至关重要的。原则上，“最佳”铰链区长度取决于目标细胞上的靶表位位置和空间阻碍水平：长的铰链区提供增加的灵活性，并允许更有效地接触到膜近端表位或复杂的糖基化抗原，而短的铰链区更成功地结合膜远端表位。然而，在实践中，合适的铰链区长度往往是经验性确定的，必须为每对特定的抗原结合结构域定制。
文献中有许多例子，比如短间隔CAR[CD19和癌胚抗原（CEA）]和长间隔CAR[粘蛋白1（MUC1），受体酪氨酸激酶样孤儿受体1（ROR1）的膜近端表位]。最常用的铰链区来自CD8，CD28，IgG1或IgG4的氨基酸序列。然而，源自IgG的铰链区可以导致CAR-T细胞耗竭，从而降低在体内的持久性，因为它们可以与Fcγ受体相互作用。这些影响可以通过选择不同的间隔区或通过基于功能或结构的考虑对间隔区进行进一步的改造来避免。
跨膜结构域。在CAR的所有组件中，跨膜结构域可能是最少被表征的区域。跨膜结构域的主要功能是将CAR锚定在T细胞膜上，尽管有证据表明，跨膜结构域也可以与CAR-T细胞功能相关。更具体地说，有研究表明，CAR跨膜结构域影响CAR的表达水平和稳定性，活跃于信号转导或突触形成过程中，并与内源性信号分子二聚化。大多数跨膜结构域来自天然蛋白，包括CD3ζ、CD4、CD8α或CD28。不同跨膜结构域对CAR功能的影响没有得到很好的研究，这是因为跨膜结构域经常根据细胞外间隔区或细胞内信号转导结构域的要求而改变。
值得注意的是，CD3ζ跨膜结构域可能促进CAR介导的T细胞激活，因为CD3ζ跨膜结构域介导CAR二聚化和整入内源性TCR中。与具有CD28跨膜结构域的CAR相比，CD3ζ跨膜结构域的这些有益影响是以降低CAR稳定性为代价的。跨膜结构域和铰链区似乎也影响CAR-T细胞的细胞因子产生和激活诱导的细胞死亡（AICD），这是因为与具有来自CD28的跨膜结构域和铰链区的CAR相比，具有CD8α跨膜结构域和铰链区的CAR-T细胞释放的TNF和IFNγ的数量减少，对AICD的敏感性降低。总的来说，有研究表明，将近端胞内结构域与相应的跨膜结构域连接在一起，或最能促进CAR-T细胞信号的正确传递，而使用常用的CD8α或CD28跨膜结构域可能会增强CAR的表达和稳定性。
细胞内信号转导结构域。可以说，在CAR工程中最受
