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作为一类新型免疫疗法，嵌合抗原受体 T 细胞（CAR-T）疗法近年来在癌症治疗领域取得了巨大成功。它能在某些复发或难治性血液肿瘤中展现出惊人疗效，为使用其他治疗均失败的患者带来持久缓解的希望。
然而，其高度个性化的体外制备流程不仅耗时耗力、成本高昂，还要求患者在前期清除原有免疫细胞，这既增加了感染风险，也限制了该疗法的普及。为克服这些瓶颈，生物医学领域的学者们一直在探索如何制造出成本更低、更安全、更具可及性的 CAR-T 产品，主流方案包括但不限于无需体外制造的体内直接工程 CAR-T、健康供体来源的异体现成 CAR-T，以及各类提高制造效率的工艺创新等。
近日，《自然》（Nature）杂志同期刊发了一篇重磅研究论文及两篇点评文章，重点介绍了体内直接工程 CAR-T 的突破性进展：科学家们成功利用 CRISPR 技术，在小鼠体内实现癌症免疫细胞的精准工程化。这或许预示着，未来只需一次简单的注射，你体内的免疫细胞就能被精准改造，化身一支训练有素的“抗癌特种兵”，直捣病灶，清除肿瘤。
（来源：Nature News）
CAR-T 疗法的演进：从体外输注到体内原位编程
CAR-T 细胞疗法的原理是通过基因工程改造患者自身的 T 细胞，使其表面表达一种名为 CAR 的人工合成受体，其能识别癌细胞表面的特异性抗原，从而激活 T 细胞，精准地识别、杀伤癌细胞。对于某些复发或难治性血癌，如白血病、淋巴瘤和骨髓瘤，CAR-T 细胞疗法的效果远超现有其他疗法。
但现行的 CAR-T 疗法制造过程复杂且成本高昂，极大地限制了其可及性。具体而言，医生需要从患者体内抽血，分离出 T 细胞，然后在实验室中利用病毒载体将 CAR 基因导入 T 细胞基因组，使其表达 CAR。接着，这些经过改造的 CAR-T 细胞需要在体外扩增、进行严格的质量检测，最后再回输到患者体内。
在此之前，患者还需要接受毒性较大的化疗预处理，清除自身未经改造的免疫细胞，为 CAR-T 细胞在体内扩增和发挥作用创造空间。这不仅增加了患者的痛苦，也使其在治疗期间面临更高的感染风险。
（来源：BBC/War in the Blood）
为克服这些限制 CAR-T 疗法推广的因素，科学家们一直在积极探索“体内工程化”T 细胞的方法，直接在患者体内改造 T 细胞，使其获得抗癌能力。这种方法一旦成功，不仅可以大大降低治疗成本，简化治疗流程，甚至有望避免对身体伤害过大的预处理环节。
“起初，这听起来像个疯狂的想法，简直是科幻小说。”该研究的通讯作者、加州大学旧金山分校的免疫学家贾斯汀·艾奎姆（Justin Eyquem）回忆道。早在 2017 年，他和同事们就曾利用 CRISPR-Cas9 技术，将 CAR 基因精准插入离体 T 细胞基因组的特定区域，显著提高了 CAR-T 细胞的有效性。当时他们便开始思考，能否有一天在体内实现这一壮举。
近年来，随着基因编辑技术的不断成熟，体内 CAR-T 细胞治疗的研发取得了重要进展，首批相关疗法已进入早期临床试验。然而，安全性一直是体内基因编辑面临的核心问题。例如，如果 CAR 基因被随机插入 T 细胞基因组，可能会引发致癌突变；更重要的是，为了保证治疗安全，必须确保基因编辑只作用于 T 细胞，不误伤其他细胞类型，尤其是生殖细胞。
CRISPR 技术构建共递送系统，力求“直达靶心”
在这些安全性挑战之下，研究团队选择利用 CRISPR 技术构建一套创新的体内基因编辑系统，实现 T 细胞的精准重编程。
他们的核心策略是采用两向量递送系统，其一是包膜递送载体（EDV），即携带 CRISPR-Cas9 基因编辑所需的 Cas9 蛋白和引导 RNA（gRNA）。EDV 表面设计有特异性结合 T 细胞表面蛋白 CD3 的抗体片段，确保 Cas9 系统能够精准地递送至 T 细胞。此外，CD3 的刺激还能诱导 T 细胞增殖，为后续的同源定向修复提供条件。
其二是腺相关病毒（AAV）载体，它负责携带编码 CAR 蛋白的 DNA，这段 DNA 两端带有 T 细胞受体α恒定基因（TRAC）的同源序列。研究团队还对 AAV 进行了进化，使其能够规避预存的抗 AAV 抗体，并能通过与 T 细胞和自然杀伤细胞表面的 CD7 蛋白相互作用，特异性地感染 T 细胞。
这项设计的精妙之处在于，一个 T 细胞必须同时接收提供切割工具的 EDV 和提供修复模板的 AAV 这两种载荷，才能被成功改造为 CAR-T 细胞。
图 | 体内编辑免疫细胞（来源：Nature）
这种位点特异性插入具有多重优势，首先是能够确保 CAR 基因的安全插入，避免随机插入可能导致的致癌风险。其次，将 CAR 基因插入 T 细胞特有的 TRAC 基因位点，能够让 CAR 的表达仅限于 T 细胞，并受到生理性调控，最大限度避开对其他细胞类型的误编辑。最后，这项技术还避免了 CAR 基因随机整合后，可能出现的 T 细胞过度激活或耗竭等功能障碍问题。
研究证实，该系统在体外对人 T 细胞的敲入效率显著提升，在小鼠模型中，CAR 插入和表达几乎仅限于 CD4+和 CD8+ T 细胞，在自然杀伤细胞、巨噬细胞、造血干细胞及恶性 B 细胞系中几乎检测不到。
更新后，除了能治血液瘤，实体肉瘤也能治了
研究团队在多个小鼠模型中验证了这一系统的有效性。这些小鼠被植入了不同类型的人类癌细胞，包括白血病、多发性骨髓瘤和子宫肉瘤。结果令人振奋，在接受治疗的小鼠体内，白血病和多发性骨髓瘤细胞被完全清除。
其中，新系统对白血病和骨髓瘤小鼠的疗效优于体外制备策略，有部分小鼠还形成了长期免疫记忆，超过一半的肉瘤（实体瘤）小鼠实现了完全缓解。马尔拉汉医学研究所的免疫学家雷切尔·佩雷特（Rachel Perret）博士特别指出，此前 CAR-T 治疗实体瘤的成功率较低，这一突破的“鼓舞人心”之处还在于，有望推动该疗法在实体瘤领域发挥作用。
工程后的 CAR-T 细胞成功表现出增殖与激活特征，同时保留了干细胞样特性，有利于长期存活，研究期间并未观察到明显的系统性毒性或体重异常。
目前，艾奎姆已联合创立了生物技术公司 Azalea Therapeutics，正在猴子身上测试这一方法，计划于 2027 年年底前启动人体临床试验，最终实现临床转化。
波士顿大学的合成生物学家 Wilson Wong 博士指出，在这项技术中，大部分治疗物质会递送至 T 细胞，但仍有少量可能进入其他细胞，尤其是肝脏，但他也表示，这项新系统“令人印象深刻”，为复杂的体内 CAR-T 疗法指明了方向，“从技术上讲，这非常令人兴奋。”
尽管这项研究取得了突破性进展，但将该技术推向临床仍面临诸多挑战。首先，需要进行更深入的研究，以排除可能出现的意外基因修饰，包括对非 T 细胞类型或非 TRAC 基因组位点的脱靶效应。考虑到经过编辑的 T 细胞在组织中广泛分布，这项评估将是艰巨的任务。而且，治疗效果能持续多久，以及是否会引入其他不必要的基因组变化，这些都有待进一步观察。
该技术还存在免疫失调的风险，目前的小鼠模型使用的是健康的 T 细胞，而癌症患者的免疫细胞通常处于功能失调状态。未来需研究该方法在癌症免疫微环境模型中的效果，以及是否需要结合其他免疫疗法来支撑自体合成 CAR-T 细胞的抗肿瘤反应。
此外，经典 CAR-T 疗法中的免疫细胞清除预处理，除了为 CAR-T 细胞腾出空间，还具有减少免疫抑制细胞和改变肠道微生物群等功能，这些都可能影响 CAR-T 细胞的活性。体内工程化方法无法结合这种预处理，因此需要探索其他免疫调节相关的辅助策略。
尽管存在这些挑战，这种靶向双递送策略，依旧为体内位点特异性插入治疗基因提供了一种令人兴奋的可能。这项工作不仅是 CAR-T 细胞疗法领域的重大飞跃，更预示着基因编辑技术将以更安全、更高效、更可及的方式，改写未来医学的蓝图。
参考文献：
https://www.nature.com/articles/d41586-026-00857-6
https://www.nature.com/articles/d41586-026-00634-5
https://www.nature.com/articles/s41586-026-10235-x
运营/排版：何晨龙
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