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CAR结构详述

2023-05-06
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胞外结构域 (细胞外部分):


信号肽:信号肽的作用是引导新形成的工程化蛋白进入内质网。信号肽在细胞表面从工程化受体中切除。


抗原识别区:工程化抗原识别元件由嵌合蛋白,即单链抗体(scFv)构成,其来源于抗体中与靶蛋白特异性结合的部分。可识别与人类白细胞抗原(human leukocyte antigen , HLA)无关的抗原。CAR-T细胞的胞外识别结构域通过特异性识别靶抗原而实现靶向功能,scFv的特异性是影响CAR-T细胞安全性的关键因素。因此,应十分谨慎地选择靶向抗体,以使CAR-T细胞的非特异性结合或脱靶效应降至最低。


铰链:铰链(或间隔区)的作用是将scFv连接到跨膜结构域,并使ScFv的抗原结合部位与T细胞膜分离开来。该序列通常取自各亚型IgG、IgD和CD8的铰链区。铰链决定了scFv与细胞膜和表位依赖性靶点的距离,同时也决定了scFv的灵活性,后者会影响CAR-T细胞的性能。


跨膜结构域:


跨膜(transmembrane,TM)结构域是CARs能在细胞表面正确表达的关键。多种TM序列可满足此要求,如CD3ζ, CD4, CD8和CD28的TM结构域。使用不同TM结构域,CAR的表达量不尽相同。有证据表明,当使用CD28的TM结构域时CAR的表达量较高。


胞内信号结构域(细胞内部分):


CAR的胞内信号结构域对CAR-T细胞的活化、存续和效应功能至关重要。


随着CAR-T细胞研究的不断深入,胞内结构域的组成也在不断优化,以提高其效能。

第一代CAR-T细胞的胞内结构域仅由CD3ζ链组成,CD3ζ链能够产生CAR-T细胞活化所需的第一信号。然而,第一代CAR-T细胞无法产生用于放大活化信号所需的足量IL-2,因此必须额外添加。为了促进IL-2的产生,人们将多种共刺激受体,如CD28、4-1BB(CD137)和OX40(CD134)等的部分序列添加到CAR-T胞内结构域的尾部,开发出双信号CARs,即 '第二代CARs'。


第三代CARs在第二代CARs的基础上增加了一个共刺激区,因此包含三个信号结构域,如CD3ζ-CD28-4-1BB或CD3ζ-CD28-OX40。


第四代CAR是在第二代CAR的胞内信号结构域的基础上添加一个IL-12盒,当CAR-T细胞与靶抗原结合后会促进IL-12的分泌。这种含第四代CAR的T细胞被称为“TRUCKs(Tcells directed for universal cytokine killing)细胞”,可在被激活的同时,分泌IL-12。


胞内共刺激结构域的差异直接影响CAR-T细胞的安全性、活性、扩增能力、细胞毒作用以及输注患者体内后的续存时间等。

CAR结构详述

(图:CAR的结构演化)



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