CAR-T技術(shù)代際演進(jìn)及人源化小鼠模型在臨床前驗證過程中的重要作用

近年來，CAR-T細(xì)胞療法作為腫瘤免疫治療的革命性突破，已在血液瘤、實體瘤及自身免疫疾病中展現(xiàn)巨大潛力。然而，從實驗室到臨床的轉(zhuǎn)化之路仍充滿挑戰(zhàn)，尤其是如何選擇合適的小鼠模型以精準(zhǔn)模擬人體免疫反應(yīng)。本文將深入解析CAR-T技術(shù)的代際演進(jìn)、小鼠模型的選擇策略，并推薦加速體內(nèi)（in vivo）轉(zhuǎn)化的創(chuàng)新模型，為科研與臨床提供關(guān)鍵參考。

圖1. CAR-T細(xì)胞研發(fā)里程碑時間線^[1]。

Part.1 CAR-T技術(shù)的核心：結(jié)構(gòu)設(shè)計與代際演進(jìn)
CAR是一種人工合成的跨膜受體，通過基因工程手段將T細(xì)胞重編程為可特異性識別腫瘤抗原的“活體藥物”。CAR-T細(xì)胞療法的核心在于通過基因工程改造T細(xì)胞，使其表達(dá)嵌合抗原受體（CAR），從而靶向識別并殺傷腫瘤細(xì)胞。

CAR分子的"四件套"結(jié)構(gòu)
CAR（嵌合抗原受體）就像給T細(xì)胞裝上的"智能導(dǎo)彈系統(tǒng)"，由四個核心模塊組成：

• 抗原識別區(qū)：通常是單鏈可變片段（scFv），負(fù)責(zé)精準(zhǔn)鎖定腫瘤細(xì)胞表面的靶抗原。
• 鉸鏈區(qū)：提供靈活性，讓scFv能自由擺動，更好結(jié)合抗原。
• 跨膜結(jié)構(gòu)域：將CAR錨定在T細(xì)胞膜上。
• 胞內(nèi)信號結(jié)構(gòu)域：包含CD3ζ激活域和共刺激域（如CD28/4-1BB），是啟動T細(xì)胞殺傷程序的"點火器"。

圖2. TCR結(jié)構(gòu)與CAR結(jié)構(gòu)的比較^[2]。

這種模塊化設(shè)計讓CAR具有高度可定制性，就像搭積木一樣，可以根據(jù)需求更換不同部件。

CAR的代際演進(jìn)：從1.0到5.0的跨越
CAR-T的發(fā)展史就是一部"結(jié)構(gòu)優(yōu)化史"，每一代都在解決前代的痛點：

第一代CAR（1993年）
結(jié)構(gòu)：scFv + CD3ζ（僅有激活信號）；
痛點：缺乏共刺激信號，T細(xì)胞擴(kuò)增能力差、持久性短，臨床效果有限。

第二代CAR（2011年突破）
結(jié)構(gòu)：scFv + CD3ζ + 一個共刺激域（CD28或4-1BB）；
優(yōu)勢：加入"加油包"后，T細(xì)胞活性和持久性顯著提升；
里程碑：Carl June團(tuán)隊用CD19第二代CAR-T成功治療CLL患者，開啟CAR-T臨床新時代；
現(xiàn)狀：所有上市CAR-T產(chǎn)品（如Kymriah、Yescarta）均屬于二代。

第三代CAR
結(jié)構(gòu)：scFv + CD3ζ + 兩個共刺激域（CD28 + 4-1BB或OX40）；
目標(biāo)：理論上信號更強(qiáng)，但實際效果并非簡單疊加，仍需臨床驗證。

第四代CAR（TRUCK/armored CAR）
結(jié)構(gòu)：二代基礎(chǔ)上添加可分泌元件（如IL-12、趨化因子）；
優(yōu)勢：不僅能殺傷腫瘤，還能重塑腫瘤微環(huán)境，增強(qiáng)整體抗腫瘤效果；
前景：臨床前模型顯示療效大幅提升，且可避免全身毒性。

第五代CAR-T
結(jié)構(gòu)：融合JAK-STAT信號通路關(guān)鍵分子（如IL-2Rβ胞內(nèi)段）；
優(yōu)勢：可實現(xiàn)更全面的T細(xì)胞激活與代謝重編程；
前景：通過整合JAK-STAT細(xì)胞因子信號，實現(xiàn)了從"功能增強(qiáng)"到"持久性革命"的跨越，其干細(xì)胞樣記憶表型和抗耗竭能力為實體瘤治療帶來新希望。

圖3. CARs結(jié)構(gòu)^[1]。

CAR-T小鼠模型選擇：常用小鼠模型類型及其適用場景

Part.3 加速in vivo CAR-T轉(zhuǎn)化的推薦模型
傳統(tǒng)CAR-T需體外制備再回輸，而in vivo CAR-T通過LNP或病毒載體直接在患者體內(nèi)"編程"T細(xì)胞，被譽(yù)為下一代療法。這種顛覆性技術(shù)對動物模型提出了更高要求。

首選：免疫系統(tǒng)人源化小鼠。
Hu-PBMC重建模型（快速篩選平臺）
構(gòu)建方式：將人PBMC直接注射到M-NSG小鼠中（NM-NSG-015）。

案例：基于人B淋巴白血病Hu-PBMC模型的In vivo CAR-T療法抗腫瘤藥效驗證

在M-NSG小鼠中，通過移植人PBMC成功重建免疫系統(tǒng)，并建立Nalm6-Luc人B淋巴白血病模型。結(jié)果顯示，給予In vivo CAR-T治療后，腫瘤生長被顯著抑制。

Hu-HSC 小鼠模型（臨床前黃金標(biāo)準(zhǔn)）
構(gòu)建方式：將人CD34⁺造血干細(xì)胞移植到輻照后的M-NSG小鼠中（NM-NSG-017）。

Part.4 結(jié)語：打通轉(zhuǎn)化之路
CAR-T體內(nèi)驗證模型的選擇，本質(zhì)是在科學(xué)性與可行性之間找平衡：

• 體外實驗告訴我們"能不能殺傷"。
• CDX模型告訴我們"能不能長腫瘤"。
• 人源化小鼠告訴我們"安不安全、像不像人"。

對于In vivo CAR-T這一革命性技術(shù)，免疫系統(tǒng)人源化小鼠（HIS）已成為標(biāo)配。huPBMC模型是"快槍手"，適合早期篩選；huHSC模型是"金標(biāo)準(zhǔn)"，為臨床決策提供最終依據(jù)。兩者結(jié)合，才能構(gòu)建完整的臨床前數(shù)據(jù)包，最大限度降低臨床開發(fā)風(fēng)險。

​CAR-T療法的體內(nèi)驗證絕非“一種模型走天下”。研究者應(yīng)根據(jù)CAR設(shè)計目標(biāo)（如靶點、適應(yīng)癥、是否聯(lián)合治療）精準(zhǔn)匹配小鼠模型。隨著人源化小鼠技術(shù)的進(jìn)步，小鼠模型將更真實模擬人體免疫-腫瘤動態(tài)，成為連接實驗室發(fā)現(xiàn)與臨床成功的堅實跳板，讓CAR-T療法更快、更安全地惠及患者！

南模生物針對CAR-T藥物研究的常見靶點自主研發(fā)了多種人源化動物模型，助力CAR-T藥物的臨床前研究，模型信息詳見下表，歡迎咨詢。

表1. 南模生物In vivo CAR-T相關(guān)模型（部分展示）

表2. 南模生物CAR-T相關(guān)模型（部分展示）

Refrence：
Zugasti I, Espinosa-Aroca L, Fidyt K, Mulens-Arias V, Diaz-Beya M, Juan M, Urbano-Ispizua Á, Esteve J, Velasco-Hernandez T, Menéndez P. CAR-T cell therapy for cancer: current challenges and future directions. Signal Transduct Target Ther. 2025 Jul 4;10(1):210. doi: 10.1038/s41392-025-02269-w. PMID: 40610404; PMCID: PMC12229403.

Zhang Y, Hu R, Xie X, Li Y. Expanding the frontier of CAR therapy: comparative insights into CAR-T, CAR-NK, CAR-M, and CAR-DC approaches. Ann Hematol. 2025 Sep;104(9):4305-4317. doi: 10.1007/s00277-025-06538-0. Epub 2025 Sep 10. PMID: 40928667; PMCID: PMC12552347.

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