综述：工程化 T 细胞和巨噬细胞：攻克实体瘤的两大武器

本文聚焦实体瘤免疫治疗，介绍了工程化 T 细胞（如 CAR-T）和巨噬细胞的治疗策略。工程化 T 细胞通过多种方式提升疗效，巨噬细胞则利用自身特性发挥作用。文章还探讨了多细胞疗法前景，为攻克实体瘤的免疫治疗提供新思路。

引言

哺乳动物细胞如同精密的 “微型处理器”，能感知外界环境信息并通过激活内源性信号通路做出反应。在癌症治疗中，传统药物疗法难以实现长期无病生存，而利用免疫细胞的 “活药” 概念应运而生。巨噬细胞和 T 细胞作为免疫系统的关键节点，其天然特性使其成为 “活药” 的热门选择。比如，巨噬细胞能自然归巢到肿瘤部位，T 细胞则具有强大的细胞毒性。

不过，治疗实体瘤面临诸多挑战。肿瘤细胞的抗原逃逸和异质性、靶向非肿瘤毒性、免疫细胞迁移和浸润受限，以及肿瘤微环境（TME）形成的免疫抑制屏障，都阻碍了免疫细胞发挥作用。合成生物学为解决这些问题带来希望，它可通过外源基因电路对免疫细胞进行重新编程，实现对肿瘤杀伤功能的精细时空调控。接下来，本文将详细介绍 T 细胞工程和巨噬细胞在抗癌领域的最新进展，并展望多细胞治疗策略的前景。

超越嵌合抗原受体 T 细胞：提高工程化 T 细胞在实体瘤中的疗效

为了克服 T 细胞在实体瘤治疗中遇到的难题，研究人员提出多种策略来优化 CAR 受体。常见方法包括给 CAR-T 细胞 “武装” 持续表达的细胞因子，增强其抗肿瘤功能；分泌能阻断检查点受体的抗体片段，或者敲除抑制性受体 ，如程序性死亡受体 1（PD - 1）、细胞毒性 T 淋巴细胞相关蛋白 4（CTLA - 4）等 。

近期研究发现，肿瘤微环境中的线粒体功能障碍与 T 细胞耗竭有关。于是，恢复浸润肿瘤微环境的 T 细胞代谢适应性成为新的研究方向。实验表明，接受线粒体移植的 T 细胞，其扩增、浸润和抗肿瘤活性增强，耗竭标记物减少。此外，让 CAR-T 细胞分泌白细胞介素 10（IL - 10），可通过增加线粒体呼吸，使其获得干细胞样记忆表型，从而实现长期疗效和持续存在。

然而，传统工程方法因缺乏对具有多效性分子释放的时空调控，容易产生不良反应，限制了长期疗效。因此，设计能像 “智能开关” 一样的基因电路至关重要，它可以为细胞治疗提供更高的安全性和有效性。

控制工程化 T 细胞中基因有效载荷激活的策略

精准控制转基因表达，既能确保细胞杀伤的特异性，减少靶向非肿瘤毒性，又能提高治疗效果。合成锌指转录调节因子（synZiFTRs）的出现是这一领域的重要进展，它能在与 FDA 批准的小分子结合后，诱导 CARs 或其他治疗剂的正交表达。

合成 Notch（synNotch）受体也常被用于实现转基因表达的时空调控。它能将抗原检测与正交转录程序激活相结合，当与靶抗原结合时，会触发跨膜裂解，释放的胞内结构域可激活靶基因表达。例如，通过 synNotch 受体实现的抗原依赖性 IL - 2 产生，相比其他递送系统，能更好地提高 CAR-T 细胞的持久性和浸润能力。不过，传统 synNotch 受体存在一些局限性，如含有非人类成分、作用机制依赖细胞间接触、激活动态范围的定制有限等。

合成膜内蛋白水解受体（SNIPRs）则克服了这些缺点，它采用模块化设计，优化了大小，最大程度使用人类成分以降低免疫原性风险。研究显示，SNIPRs 可被可溶性配体激活，实现从免疫抑制性肿瘤微环境中丰富的分子，如转化生长因子 -β（TGF-β）或血管内皮生长因子中，正交表达治疗有效载荷。

此外，还有多种策略用于优化 CAR 的功能。比如，利用缺氧反应性启动子和融合氧依赖性降解结构域（ODD），使 CAR 活性局限于肿瘤微环境的缺氧区域；设计 LINK CAR 受体，让 CAR-T 细胞的激活依赖于同时检测两种抗原，降低靶向非肿瘤毒性；开发 ON/OFF 开关系统，如 SNIP CAR 系统和来那度胺控制的 CAR 系统，在维持治疗效力的同时减轻毒性；采用双特异性 T 细胞衔接器（BiTEs）、双特异性 CARs 等策略，赋予 T 细胞多靶点杀伤能力，应对肿瘤异质性和抗原逃逸问题。

利用巨噬细胞的策略

尽管 CAR 受体在 T 细胞治疗中应用广泛，但巨噬细胞的应用相对滞后。这主要是因为巨噬细胞存在基因操作困难、扩增能力差、寿命有限以及在肿瘤微环境中易从抗肿瘤转变为促肿瘤等问题。不过，巨噬细胞能自然招募到大多数实体瘤中，具备直接吞噬癌细胞和交叉呈递肿瘤抗原，从而协调抗肿瘤免疫反应的能力。

为了利用巨噬细胞的这些特性，研究人员提出多种策略。例如，通过组成型活性启动子驱动基因工程巨噬细胞（GEMs）和髓样细胞产生 BiTEs 或免疫刺激细胞因子 IL - 12 。为确保局部作用并避免不良反应，还采用了带有缺氧反应元件的合成启动子或血管周围（Tie2）巨噬细胞中高表达基因的内源性启动子进行调控。

通过体内转导肝巨噬细胞，实现了干扰素（IFN）-α 的局部产生，在不显著增加全身 IFN-α 水平的情况下，减少了临床前小鼠模型中肝转移的形成。合成受体也是一种有前景的手段，如嵌合细胞因子受体（ChCRs），它能将免疫抑制输入转化为促炎分子释放，使巨噬细胞在结合 IL - 10 或 TGF-β 时，恢复 IFN-γ 信号传导，从而重塑免疫抑制的肿瘤微环境。

CAR - 巨噬细胞（CAR - M）在临床前模型中证明了控制肿瘤负荷的能力，并在首次人体 I 期临床试验中显示出安全性和耐受性。为了增强其抗肿瘤活性，新一代 CAR - M 通过融合 Toll 样受体 4（TLR4）的胞质结构域和 CD3ζ，促进巨噬细胞的促炎极化和吞噬作用。此外，阻断癌细胞上的 “别吃我” 信号 CD47 与巨噬细胞上抑制性受体 SIRPα 的相互作用，可增强癌细胞的吞噬作用，进一步提升 CAR - M 的疗效。

展望：通过基于巨噬细胞和 T 细胞的多细胞疗法克服局限性

过去，细胞疗法主要集中在对单一细胞类型（尤其是 T 细胞）的改造上，先是赋予其 CAR 功能，而后增加更多功能来重塑肿瘤微环境。同时，CAR 技术也被应用于开发能直接杀伤癌细胞的巨噬细胞。尽管在 CAR 受体设计上不断改进，但它们的信号域只能触发所在免疫细胞类型的固有程序。

调节多个相互关联的信号通路，虽有助于建立强大的免疫反应，但也可能因放大不必要的反应而产生副作用。synNotch 受体的正交转基因表达控制，可与 CAR 的作用机制互补，为选择治疗剂提供更多灵活性。

扩展控制免疫细胞感知和响应实体瘤的分子工具至关重要。例如，一些蛋白开关系统和基于蛋白酶的蛋白分泌平台，经过调整后可应用于细胞治疗。此外，还有技术可使受体像 “带通滤波器” 一样，对特定范围内的化学物质浓度做出反应，实现激活的 OFF - ON - OFF 模式。

为了实现免疫细胞间的基因编码通信，研究人员开发了多种技术，如 SUPRA CARs 和卷曲螺旋 - 广义细胞外分子传感器（GEMS）。然而，这些方法在定制治疗基因表达方面存在局限性。而正交化的 SNIPRs（orthoSNIPRs）可通过生物正交配体 - 受体对，实现免疫细胞间的 “私密通信”。

目前的细胞工程技术尚未充分发挥每种免疫细胞类型的独特优势。例如，巨噬细胞可利用其天然细胞因子网络重塑肿瘤微环境的信号格局。阻断 “别吃我” 信号 CD47 以促进巨噬细胞介导的吞噬作用时，在 T 细胞上应用该策略会导致其易被巨噬细胞清除，而在巨噬细胞上应用则可避免这一问题，这凸显了选择合适免疫细胞类型表达治疗有效载荷的重要性。

探索工程化细胞间的双向通信渠道是一个新方向。多细胞治疗策略有望打破肿瘤微环境中保护癌细胞的复杂网络，通过利用每种细胞类型的特性和天然网络，减少工程化需求，从生物学角度看可能更有效。尽管目前细胞治疗产品的工程成本限制了其广泛应用，但随着制造工艺的改进和一次性治疗的前景，这种方法依然极具吸引力。