给免疫细胞装上“导航”,CAR-T疗法如何成为抗癌新希望?
季华实验室 2025-08-22 19:27

“季华实验室进校园”是季华实验室的线上科普账号,我们聚焦前沿科技,每周发布系列科普推送,关注我们,带你指尖触达科学世界。

在人类与疾病抗争的漫长历程中,癌症始终是一道难以攻克的难关。但医学的进步从未止步,无数科研人员和医务工作者始终在探索更有效的肿瘤治疗方法。

近年来,CAR-T疗法作为一种极具潜力的肿瘤治疗手段,逐渐走进了人们的视野。

CAR-T疗法的中文全称是嵌合抗原受体(CAR)-T细胞免疫治疗,即通过对T细胞进行基因改造,使其具备定向识别并清除癌细胞的能力,是一种靶向治疗方法。

CAR-T细胞(黄色)与癌细胞(粉色)搏斗,图片来源:Nature

https://www.nature.com/articles/d41586-024-03209-4

什么是T细胞

T细胞是人体免疫系统的重要组成部分,它来源于骨髓的淋巴干细胞,在胸腺中分化、发育成熟后,通过淋巴和血液循环分布到全身的免疫器官和组织中,发挥着免疫功能。

T细胞,图片来源:Science

https://www.sciencemag.org/news/2018/11/paradox-obesity-net-positive-cutting-edge-anticancer-drugs

T细胞之所以叫T细胞,是以胸腺的英文(Thymus)首字母命名的。20世纪60年代,米勒博士通过小鼠实验,发现胸腺是重要的免疫器官;库珀博士通过鸡实验进一步发现了,这一种来源于胸腺、具有抗病毒能力的免疫细胞,命名为T细胞。

米勒博士(左)、库珀博士(右),图源:拉斯克医学奖网站

T细胞就像是保卫我们健康的英勇战士。正常情况下,T细胞就已经具备多种生物学功能,如直接杀伤靶细胞、辅助和抑制B细胞产生抗体、产生细胞因子等。

为什么还要改造T细胞 ?

人体内的T细胞虽然本身已具备有识别、清除癌细胞的能力,但另一面,肿瘤也可以通过多种机制,逃过免疫系统的追踪和攻击,并在体内存活繁殖。

肿瘤细胞躲开免疫系统的攻击,主要有这么几种“花招”:

要么减少“求救信号”(免疫应答分子)的释放,让免疫系统没法被激活;

要么自身的“识别特征”(肿瘤抗原)消失或变样,让免疫细胞认不出来;

要么主动分泌一些“抑制物质”,直接削弱免疫细胞的活性,让其无法正常发挥杀伤肿瘤的作用;

除此之外,如果人体自身的免疫力比较弱,也会让肿瘤细胞趁机逃脱免疫细胞的“追杀”。

面对这些情况,T细胞也就无法准确识别、消除肿瘤细胞了。

“迷失方向”的T细胞,图片来源:AI生成

CAR-T疗法通过对T细胞进行基因改造,使其直接识别肿瘤高表达抗原,不受抗原提呈细胞限制,从而可以降低肿瘤逃逸的风险。

抗原提呈细胞是免疫系统中一类特殊的“信使细胞”,主要功能是捕捉、处理肿瘤细胞或病原体的抗原(识别特征),并将其展示给T细胞,帮助T细胞识别敌人。

如果把T细胞比作“战士”,抗原提呈细胞就像“情报员”。

CAR-T疗法让T细胞无需等待抗原提呈细胞的“情报”,就能自己认出肿瘤细胞的抗原,跳过了可能被肿瘤干扰的“情报传递环节”。

什么是CAR-T疗法 ?

CAR-T(Chimeric antigen receptor T cell,嵌合抗原受体T细胞),是将带有特异性抗原识别结构域及T细胞激活信号的遗传物质转入T细胞——让原本可能在肿瘤面前“迷失方向”的T细胞,拥有了精准锁定并消灭癌细胞的能力。

给T细胞加装 “肿瘤细胞导航系统”,图片来源:AI生成

CAR-T疗法给T细胞进行了一次全面升级:它给T细胞加装了 “肿瘤细胞导航系统”,使其识别肿瘤细胞表面的特异性抗原并与之结合,进而被激活并启动杀伤机制。这让T细胞能够更精准地找到肿瘤细胞这个敌人,击杀准确率大大增强,摇身一变成为“超级战士”,能够更高效地在病人体内消灭肿瘤细胞。

CAR-T细胞精准打击癌细胞,图片来源:AI生成

相较于传统放化疗,CAR-T 疗法优势显著:传统疗法如同 “地毯式轰炸”,易损伤正常细胞,副作用明显;而CAR-T是“精准靶向作战”,能精准打击癌细胞,副作用更小

CAR-T疗法的治疗流程

01

首先,从经过评估可进行该治疗的病人的血液中分离出 T 细胞,进行初步扩增。这就像是组建了一支 “抗肿瘤细胞小队”,让原本数量有限的T细胞初步提升了战力。

02

利用基因工程技术在T细胞上加装嵌合抗原受体(Chimeric Antigen Receptor,CAR)。这个 “肿瘤细胞导航系统” 使T细胞精准识别打击肿瘤细胞,也增强了抗肿瘤作用。

03

进一步扩增改造好的T细胞(即CAR-T细胞),形成一支规模庞大的队伍,以达到治疗所需的剂量。

04

最后,将这支CAR-T细胞大队伍回输至病人体内,并进行严密监控,观察治疗效果。

流式细胞术在CAR-T疗法的作用

流式细胞术是一种可以快速分析单个细胞多项参数的技术。在CAR-T疗法的整个治疗流程中,流式细胞术发挥着至关重要的作用

季华生物医学工程技术研究所自主研发的三激光十色流式细胞仪,图片来源:季华实验室

在设计阶段,它可以进行CAR-T的靶点筛查。选择出高表达率、高强度、高特异性的靶点,就像给“导航系统”设计了“准确的定位”,能够达到精准治疗、减少副作用的目的。

回输前的质检环节也离不开流式细胞术。它要确保CAR-T细胞安全有效,通过检测CAR表达细胞比例和绝对计数及CAR细胞的成分,检查CAR-T细胞是否纯净,数量是否足够,避免回输 “残次品” 给患者带来风险。

而在回输后,流式细胞术用于追踪CAR-T细胞在体内的表现。通过MRD检测(微小残留病灶检测)、CAR-T细胞回输后表达的比例、数量等,帮助临床疗效评价、免疫评价。

流式细胞术就像一个严格的考官,在CAR-T疗法的各个阶段给CAR-T细胞进行“考试”,确保它合格上岗,为医生提供了细胞的关键信息,为患者的治疗保驾护航。随着技术的不断发展,流式细胞术的靶点筛查和免疫微环境检测功能有望推动CAR-T疗法的机制研究和方案优化

目前,CAR-T 疗法已在部分血液肿瘤治疗中成为可靠帮手。该技术还在不断突破局限,解决抗原识别、实体瘤治疗、细胞耗竭等方面问题,相信未来它会在更多癌症类型中发挥作用,成为医学领域对抗癌症的重要力量。

参考资料:

[1] 韩扬眉. 实体瘤 “克星” 来了 [N]. 中国科学报,2022.

[2] 中国中西医结合学会检验医学专业委员会. 流式细胞术在嵌合抗原受体 - T 细胞免疫治疗相关检验中的应用专家共识 [J]. 中华检验医学杂志,2022, doi:10.3760/cma.j.cn114452-20220218-00081.

[3] Yitong Li, et al. Advances in CAR-T Cell Therapy for Solid Tumors[J]. SCIEPublish, 2025, doi:https://doi.org/10.70322/immune.2025.10006.

[4] 百度百科词条 CAR-T [EB/OL]. 2025, https://baike.baidu.com/item/CAR-T/17645034.

[5] 北京南郊肿瘤医院. CAR-T 细胞疗法全面解读 [EB/OL]. 2024, 北京南郊肿瘤医院公众号.

撰稿:

陈丽敏 季华实验室季华生物医学工程技术研究所

赵令铵 季华实验室知识产权处