基于抗體人工受體基因修飾的T細(xì)胞的想法要追溯到上個(gè)世紀(jì)八十年代末，起初Z. Eshar 將這個(gè)想法稱為體T細(xì)胞法，如今，被更好的稱為嵌合抗體受體（CARs），CARs是合成的受體，結(jié)構(gòu)上它們通常由（1）一個(gè)胞外抗體結(jié)構(gòu)域，（2）一個(gè)跨膜結(jié)構(gòu)域和（3）一個(gè)胞內(nèi)信號(hào)結(jié)構(gòu)域（如圖1）構(gòu)成。CART可以不依賴與細(xì)胞MHC的表達(dá)的方式獨(dú)立識(shí)別腫瘤細(xì)胞。CARs的胞外區(qū)通常來自于單克隆抗體的重鏈和輕鏈的可變區(qū)(如圖1)，通常由一個(gè)短的甘氨酸-絲氨酸連接而成的單鏈抗體片段融合表達(dá)，跨膜區(qū)域來自于CD28或CD8或者其他膜受體。CARs的胞內(nèi)區(qū)包含一個(gè)信號(hào)結(jié)構(gòu)域例如CD3ζ鏈或者DAP12鏈一樣的激活受體。胞內(nèi)信號(hào)基序來自于一個(gè)或多個(gè)共刺激基序，例如CD28 或4-1BB (CD137)或 ICOS o或OX40 (CD134) 或者它們的組合形式。依據(jù)信號(hào)基序的不同，CAR分為一代、二代、三代，或者根據(jù)布爾代數(shù)規(guī)則組合定位，信號(hào)傳導(dǎo)和共刺激結(jié)構(gòu)域可以分成兩個(gè)獨(dú)立的CARs.

經(jīng)過將近三十多年的臨床研究，CART最終被應(yīng)用于臨床。在惡性血液病患者身上取得的良好臨床療效，使得FDA最終批準(zhǔn)了兩款anti-CD19 CARs應(yīng)用于復(fù)發(fā)難治性B細(xì)胞急性淋巴細(xì)胞白血病(B-ALL)和彌漫性大B細(xì)胞淋巴瘤（DLBCL）。

不幸的是，當(dāng)下的CART細(xì)胞治療任處于實(shí)驗(yàn)治療階段，患者仍舊需要遭受嚴(yán)重的甚至威脅生命的副反應(yīng)，像細(xì)胞因子風(fēng)暴和裂解腫瘤綜合征。另外，大多數(shù)腫瘤相關(guān)抗原(TAAs)不限于腫瘤細(xì)胞表達(dá)，導(dǎo)致了CART脫靶效應(yīng)的風(fēng)險(xiǎn)。就像CD19不僅表達(dá)于白血病表面，健康B細(xì)胞表面也有表達(dá)，因此，靶向CD19的CART細(xì)胞治療不僅清除了白血病細(xì)胞，同時(shí)也殺傷了健康B細(xì)胞。與其他大多數(shù)腫瘤相關(guān)抗原相比CD19是一個(gè)比較理想的CART靶標(biāo)。因?yàn)椴糠諦細(xì)胞的損失不是致命的，可以通過應(yīng)用抗體治療來克服。然而對(duì)于那些也表達(dá)在正常組織細(xì)胞表面的腫瘤相關(guān)抗原來說，這種拯救健康組織的功能是不可能的。

為了限制這種脫靶效應(yīng)的毒性，已經(jīng)提出了一系列策略被包括引入自殺基因，CRISPR/Cas9系統(tǒng)，或者靶向共表達(dá)的表面抗原。例如共表達(dá)一個(gè)剪切的EGFR抗體-西妥昔單抗。所有的這些防護(hù)措施用來消除、減弱CART細(xì)胞的毒副作用。然而，它們?nèi)耘f不能在緊急情況下迅速的關(guān)閉CART，例如PET成像分析表明，一個(gè)完整的抗體需要高達(dá)48小時(shí)才能富集在腫瘤區(qū)域。（如圖2）而使用抗體60min后絕大多數(shù)抗體仍在外周血，只有少數(shù)抗體到達(dá)腫瘤區(qū)域。因此，使用完整的抗體實(shí)現(xiàn)快速關(guān)閉CART幾乎不可能。另一個(gè)問題是，是否有足夠數(shù)量的NK細(xì)胞存在于腫瘤微環(huán)境來來實(shí)現(xiàn)免疫抑制功能。同樣的問題存在于用基因的方法來毀壞CART細(xì)胞。依據(jù)應(yīng)對(duì)CRS和TLS病例中我們可以合理推測(cè)，快速切除CART基因能夠足快速的阻止CART的毒副作用。所有的這些防護(hù)措施應(yīng)用于避免長(zhǎng)時(shí)間脫靶效應(yīng)上顯得有意義。的確，在實(shí)驗(yàn)鼠身上CD19 CART細(xì)胞可以被有效的清除，這就證明對(duì)CART細(xì)胞的清除是可行的。然而，問題的關(guān)鍵是找到合適的時(shí)間節(jié)點(diǎn)去清除。如果CART細(xì)胞被清除的太早，一些腫瘤細(xì)胞仍然存在，將導(dǎo)致疾病復(fù)發(fā)。如果處理的太遲，脫靶效應(yīng)將會(huì)發(fā)生。不幸的是，目前影像技術(shù)在檢測(cè)少量殘留癌細(xì)胞方面還不夠靈敏。如果影像學(xué)工具能夠得到改善，那么剩余要回答的問題就是殘留的腫瘤細(xì)胞是否通過降低自身表面抗原對(duì)CART耐受。因此，在影像追蹤和治療過程要合理的選擇相同的靶分子。

如何解決當(dāng)下CART 治療的限制？對(duì)以上提出的種種分析最好有快速可行的開關(guān)來調(diào)節(jié)CART.(1)根據(jù)需求開關(guān)CART,（2）改變特異性來防止腫瘤突變時(shí)逃逸，（3）同時(shí)或者分步靶向多個(gè)腫瘤相關(guān)抗原來避免腫瘤突變時(shí)逃逸，（4）利用治療診斷學(xué)工具實(shí)時(shí)追蹤治療，確認(rèn)腫瘤逃逸突變體。

自然狀態(tài)下，受體的功能受控于和配體的相互作用。直到2012年Urbanska et al 提出了有別與CART療法的模塊化人工受體策略。這一策略基于雞的抗生物素蛋白作為CART的人工胞膜外受體結(jié)構(gòu)域而不是TAA抗體結(jié)構(gòu)域。這一思想的根本是人工抗生物素蛋白受體一直保持非激活狀態(tài)直到靶細(xì)胞有生物素化的分子與抗生物素蛋白相互租用，例如生物素化的抗體。另外全長(zhǎng)抗體受體武裝化的CART,其生物學(xué)特性功能及其接近傳統(tǒng)CARs。如上圖2，血液中高濃度全長(zhǎng)抗體需要數(shù)小時(shí)后才能富集在腫瘤區(qū)域。優(yōu)先于富集在腫瘤區(qū)域，全長(zhǎng)抗體可在機(jī)體血液中循環(huán)長(zhǎng)達(dá)數(shù)周。因此，基于全長(zhǎng)抗體的CAR,在細(xì)胞因子風(fēng)暴爆發(fā)時(shí)，快速開關(guān)并不起作用，至少在沒有連接子存在的情況下是這樣的。另外，當(dāng)腫瘤相關(guān)抗原TAA也表達(dá)于血細(xì)胞，內(nèi)皮細(xì)胞時(shí)，CART細(xì)胞首先攻擊這些細(xì)胞而不是腫瘤細(xì)胞。

2014年我們提出了模塊化CAR系統(tǒng)，命名為UniCAR,(如圖3)這就像給CAR的作用和副作用裝上了一個(gè)方向盤。UniCAR系統(tǒng)基于先前描述的模塊化雙特異T細(xì)胞模式。與此同時(shí)類似與CAR的可控開關(guān)策略誕生了。UniCAR系統(tǒng)識(shí)別的抗原決定簇是生理學(xué)意義上的而不是識(shí)別任何易接近活細(xì)胞表面表位，無論腫瘤細(xì)胞還是健康細(xì)胞。因此，適應(yīng)性轉(zhuǎn)化UniCART細(xì)胞是惰性的，它的激活需要腫瘤細(xì)胞交聯(lián)或者其它模塊分子的結(jié)合。靶向模塊分子必須融合表達(dá)針對(duì)TAAs和UniCART 細(xì)胞的CAR scFV識(shí)別的分子。因此UniCART 細(xì)胞的反復(fù)激活和關(guān)閉可以通過注射和停止注射模塊化靶向分子來輕而易舉的實(shí)現(xiàn)。為了快速把控UniCART，模塊化靶向分子要能快速清除。就像之前展示的基于scFV或者納米抗體的PET分析系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)這一夙愿。例如一些模塊化靶向分子清除的半衰期是15到45分鐘。盡管它們快速進(jìn)入腫瘤細(xì)胞，由于未結(jié)合抗體造成的高背景，作為影像追蹤似乎不太合適。然而，基于相同scFV重組抗體衍生物可以有效地延長(zhǎng)它的半衰期而應(yīng)用于PET影像追蹤。另外，同樣的衍生物分子可以同模塊化靶向分子一樣使用來加強(qiáng)療效。利用短半衰期，長(zhǎng)半衰期TMs的衍生物合理取代TMs,便于治療，同時(shí)也能降低在治療過程中產(chǎn)生的細(xì)胞影子風(fēng)暴以及腫瘤裂解綜合征的風(fēng)險(xiǎn)。以上TMs衍生物UniCAR重靶向，PET影像追蹤無論從概念到實(shí)踐，體內(nèi)體外我們都做了論證。靶分子像CD19,CD123, CD33, PSCA, PSMA, GD2, EGFR, MUC1, STn 等。有趣的是TMs不僅限于抗體衍生物，一些小分子也可以實(shí)現(xiàn)TMs的功能。

針對(duì)La SS-B 選擇性UniCAR的靶向抗原決定簇是核自身抗原，94-104氨基酸序列(SKPLPEVTDEY) 。它是La/SS-B 蛋白N端La基序和第一個(gè)RNP保守區(qū)域一段隨機(jī)螺旋卷曲連接子。La蛋白發(fā)現(xiàn)于上世紀(jì)70年代早期，自此，我們和其他一些致力于自身免疫疾病研究的團(tuán)隊(duì)一直在研究它的結(jié)構(gòu)，功能，表達(dá)，以及針對(duì)核自身蛋白La/SS-B的免疫應(yīng)答。在這些研究中，未發(fā)現(xiàn)針對(duì)UniCAR抗原決定簇的反應(yīng)。值得引起注意的是即使是自身免疫病的患者也能打破免疫對(duì)La/SS-B耐受，盡管不產(chǎn)生針對(duì)La/SS-B蛋白上那段UniCAR的靶向抗原決定簇氨基酸序列(SKPLPEVTDEY)的抗體，患者仍舊針對(duì)La/SS-B蛋白產(chǎn)生了免疫反應(yīng)，而不是免疫耐受。甚至更糟的情況下UniCAR的靶向抗原決定簇觸發(fā)了抗La自身免疫疾病，有報(bào)道稱自身免疫反應(yīng)隨后表位擴(kuò)散至其他抗La或核抗原抗La 抗體，對(duì)狼瘡患者的抗DNA abs具有保護(hù)作用。另一個(gè)篩選La抗原決定簇的原因是La蛋白的一級(jí)結(jié)構(gòu)在嚙齒類動(dòng)物進(jìn)化過程中相當(dāng)保守，所以UniCAR的毒副反應(yīng)很容易在實(shí)驗(yàn)鼠身上觀察分析得到。

總之針對(duì)困擾CART的安全技術(shù)問題，尤其是CART應(yīng)用與實(shí)體瘤治療方面或許可以通過模塊化CAR,像UniCAR技術(shù)來得到解決。另外靶向模塊化分子重靶向UniCAR可應(yīng)用于影像學(xué)來追蹤殘存腫瘤細(xì)胞。