Cell重磅：“声控”CAR-T细胞开关，模块化CAR-T疗法实现精准长效实体瘤杀伤

用声音控制CAR-T细胞疗法的开关？是不是太异想天开了？当然，此“声控”非彼“声控”。近期，南加州大学的王英晓团队在Cell期刊发表了题为“Engineering Sonogenetic EchoBack-CAR T Cells”的研究文章。

研究人员通过超声波控制，让CAR-T细胞精准靶向肿瘤，持久发挥治疗作用，有望突破CAR-T在实体瘤领域面临的“三座大山”：脱靶毒性、T细胞耗竭、疗效短暂。前者存在误杀健康细胞、引发副作用的潜在风险，后者会减弱CAR-T的抗肿瘤效应，使T细胞快速失活。

 

EchoBack-CAR-T细胞技术拥有三大突破：

1.超声波遥控开关

研究团队成功筛选出超灵敏热休克启动子，精准控制CAR-T细胞的表达。启动子可以在很短的热刺激下迅速激活CAR-T，如43℃持续15分钟或45℃持续一分半。而正常体温甚至高烧到41℃都不会激活CAR-T，克服其脱靶毒性难题。只要温度降到40℃，CAR-T细胞重回静息状态。超声波可以仅在肿瘤部位进行升温，精准控制CAR-T细胞的激活。

2.“回声”正反馈循环

在EchoBack-CAR-T细胞内还包含一个特殊的正反馈基因回路。CAR-T识别肿瘤后，激活信号会通过一系列胞内信号通路（如NFAT、NF-kB）传递至细胞核，促进CAR基因表达。这种类似“自我增强”的机制，使T细胞在遇到癌细胞时持续发挥作用。

相较于常规CAR-T细胞，通常在攻击癌细胞24小时后失效，但一次超声激活的EchoBack-CAR-T可持续工作3天，显著延长抗肿瘤时间。意味着新一代CAR-T细胞只需每周甚至每两周接受一次治疗，远超常规CAR-T的每天接受治疗。

3.模块化通用型CAR-T

EchoBack-CAR-T细胞的模块化设计使其灵活用于不同类型的实体瘤。

靶向GD2 CAR-T细胞在胶质母细胞瘤类器官模型中，经两次超声波刺激后，肿瘤体积缩小90%，而常规CAR仅短暂抑制。在小鼠模型中，治疗组小鼠的生存力高达100%，没有出现脱靶毒性，对照组小鼠在20天内死亡。

靶向PSMA的CAR-T细胞在前列腺小鼠模型中实现长期肿瘤抑制，肿瘤体积缩小80%，远端低表达PSMA的组织完全不受攻击，仅对肿瘤组织进行精准杀伤。

该研究是基于声遗传学开发的新型模块化CAR-T细胞疗法，让T细胞可“智能远程调控”，通过聚焦超声在肿瘤部位升温，41℃下CAR-T不表达，43℃短时加热不损伤正常组织。EchoBack-CAR T属于突破性的研究进展，结合了敏感的热休克启动子和一个正反馈回路，显著延长CAR-T细胞发挥效应的时间，为实体瘤治疗开辟了新的途径。

模块化CAR-T的那些事儿

CAR-T细胞疗法已在临床中展现出强效抗癌的价值。目前科研人员正在积极将CAR-T的应用范围扩大到更多类型的癌症，这既需要挖掘新的靶点，也需要创新的CAR-T设计。可切换及模块化的CAR-T的开发正在加速，为细胞免疫治疗领域提供多抗原靶向、精准编程和适应性解决方案。

2012年，美国宾夕法尼亚大学的Urbanska等人提出模块化CAR的设计理念，细胞外结构域由抗生物素蛋白构成，并与胞内T细胞信号转导域连接。修饰的T细胞仅识别并结合特定生物素化的连接分子，如生物素化抗体靶向肿瘤细胞。尽管鸡抗生物素蛋白在人体具有很高的免疫原性，但这一设计理念让模块化CAR-T走进了科学家的视野。

模块化CAR-T通过使用“开关”分子，将T细胞信号域和靶向元件分离，相当于把常规CAR-T的抗原识别和杀伤两大功能拆分。其中适配器（Adaptor）发挥靶向作用。在CAR-T细胞接触到肿瘤组织后，在桥接媒介是介导下启动杀伤功能。改变适配器可应用于不同肿瘤抗原的表达，因此模块化CAR-T具有通用性。

 

模块化CAR-T与常规CAR-T的差别（源自文献：doi: 10.3389/fimmu.2024.1409665）

模块化CAR-T的适配器种类在不断增加，其中以免疫球蛋白（IgG）最为成熟，其他还有单链可变片段（scFv）、抗原结合片段（Fab）、纳米抗体等。适配器可在基因层面或翻译后修饰连接标签进行重定向。连接标签有新表位肽、SpyTag、亮氨酸拉链、生物素和异硫氰酸荧光素（FITC）等。

模块化CAR设计还可以进行逻辑控制。双特异性CAR-T细胞常采用“OR”逻辑，如果肿瘤细胞表达单一靶点，则CAR-T细胞被激活。但模块化CAR可发挥“AND”和“NOT”逻辑，促进选择性根除肿瘤，减少脱靶毒性。比如研究人员构建的“AND”双特异性CAR-T细胞，能破坏同时表达PSMA和PSCA的肿瘤，对单独表达其中任一靶点的肿瘤不起作用。

SUPRA CAR可执行“NOT”逻辑，是一种分离、通用、可编程的CAR系统。SUPRA CAR具有双组份受体系统，通用受体是带有亮氨酸适配器的T细胞，另一部分是能靶向特异性抗原的scFv。scFv可以针对不同的肿瘤抗原进行切换，或通过组合靶向多种蛋白。SUPRA CAR通过亮氨酸适配器结合强度控制细胞活性，还通过没有特异性的靶点与scFv竞争结合，减少T细胞活化程度。

不同模块化或通用CAR-T系统（源自文献：doi: 10.3390/ijms21197222）

模块化CAR-T通过适配器重定向T细胞，能够靶向的抗原种类灵活繁多。比如UniCAR平台已被用于靶向CD33、CD98、CD123、FLT3、EGFR、STn、GD2、PSMA、PSCA等多种抗原。模块化CAR的活性具有调节性，减轻与T细胞增殖相关的副作用，如上文提到的EchoBack-CAR-T。像模块化CAR-T这样的适应性系统及智能靶向抗原的能力，使其成为肿瘤治疗的“潜力股”，有望让CAR-T疗法适用于更广泛的癌症。

义翘神州重组靶点蛋白

义翘神州的重组靶点蛋白已被广泛应用于可切换及模块化CAR-T疗法的开发。清华大学林欣团队在开发新型CXCR2修饰的CAR-T细胞疗法过程中，使用义翘神州重组人Glypican 3蛋白（货号：10088-H08H）检测CAR和CXCR2的表达情况。北京中医药大学的王建勋团队在开发共表达miR 155或LSD1 shRNA的CD19 CAR-T细胞研究中，使用义翘神州细胞因子IL-2进行T细胞激活及CAR-T细胞的持续培养增殖。

义翘神州提供高质量的可切换及模块化CAR-T开发研究工具，包含CAR-T靶点蛋白、超低内毒素蛋白、科研级和GMP级细胞因子、定制化服务以及其他工具试剂等，为CAR-T疗法的开发提供多方位支持。

【参考文献】
1.Liu, et al. Engineering Sonogenetic EchoBack-CAR T Cells.Cell, 2025,doi:10.1016/j.cell.2025.02.035.
2.Mohammad A, et al. Modular(universal) CAR-T platforms in vivo:a comprehensive systematic review.Front. Immunol. 2024.doi: 10.3389/fimmu.2024.1409665
3.Ashley R. Sutherland, Madeline N. Owens and C. Ronald Geyer, Modular Chimeric Antigen Receptor Systems for Universal CAR T Cell Retargeting. Int. J. Mol. Sci. 2020, doi: 10.3390/ijms21197222
4.Guangna Liu, CXCR2-modified CAR-T cells have enhanced trafficking ability that improves treatment of hepatocellular carcinoma. Eur. J. Immunol. 2020. DOI: 10.1002/eji.201948457
5.Zhang J, et al. Co-Expression of miR155 or LSD1 shRNA Increases the Anti-Tumor Functions of CD19 CAR-T Cells. Front. Immunol. 2022. doi: 10.3389/fimmu.2021.811364