从ex vivo到in vivo：CAR-T细胞治疗的第二次革命

CAR-T细胞疗法的核心在于通过基因改造，将患者自身的T细胞定向武装为可精准攻击肿瘤的效应细胞。

图1. TCR结构与CAR结构的比较^[1]。

“体外”CAR-T疗法，是指从患者外周血中分离出T细胞，在GMP条件下，利用病毒载体将CAR基因转导至T细胞基因组中，经过体外扩增、质量控制等步骤后，再作为治疗制剂回输至患者体内。

这种高度个体化的制备模式曾创造了肿瘤治疗史上的里程碑——2017年，诺华的Kymriah和吉利德旗下Kite Pharma的Yescarta相继获批，在复发难治性血液肿瘤中展现了前所未有的完全缓解率，奠定了CAR-T疗法的变革性地位。

然而，体外CAR-T疗法的固有挑战也日渐清晰。

• 耗时久：自体CAR-T制备通常耗时2-4周，对快速进展性疾病构成时间障碍；

• 成本高：高度定制化生产推高成本，并带来批次间质量一致性的控制难题。

• 临床获益差：受限于起始T细胞功能耗竭、肿瘤免疫抑制微环境、抗原逃逸等不利因素，多数患者难以获得持久的临床获益。此外，体外CAR-T细胞在实体瘤肿瘤组织有效浸润等方面仍面临严峻的生物学障碍。

• 安全性受限：部分患者会出现严重的免疫炎症相关不良事件，包括细胞因子释放综合征（CRS）、免疫效应细胞相关神经毒性综合征（ICANS）、清淋预处理相关的骨髓毒性等。

• 可及性低：因自体细胞制造的规模化与物流瓶颈，且治疗仅能在经认证的中心开展，目前仅约20%的适应证患者能够实际获得商业化产品。

图2. CAR-T疗法在实体瘤治疗中的障碍^[2]。

为突破自体CAR-T的个体化与可及性局限，异体CAR-T疗法应运而生。该策略采用健康供者来源的T细胞进行CAR改造与扩增，旨在制备可冻存、可按需调配的通用型细胞产品，有望实现现货型供药并降低治疗成本。

然而，异体CAR-T亦面临不容回避的科学难题：

• GvHD风险：供者T细胞表面的内源性TCR可能识别受者组织中的同种异体抗原，攻击宿主正常组织。

• 安全性受限：为降低GvHD风险，通常需借助基因编辑技术（如CRISPR-Cas9）敲除内源性TCR，而这又会引入脱靶编辑等新的安全性考量。

• HvGR风险：与此同时，异体CAR-T细胞在受者体内会被宿主免疫系统识别为“非己”并被快速清除，即宿主抗移植物反应（HvGR），严重限制了其在体内的存续时间和持续抗肿瘤活性。

因此，尽管异体CAR-T在可及性方面展现出潜在优势，其体内持久性与安全性之间的平衡仍是当前阶段的核心技术瓶颈。

图3. 体外CAR-T治疗过程的示意图^[3]。

体内（in vivo）CAR-T疗法，其核心思路是绕过体外操作，直接在患者体内完成T细胞的CAR重编程。实现这一目标的关键，在于构建能够高效且特异性地将CAR基因递送至T细胞的载体系统。目前两条主流技术路线为：工程化病毒（慢病毒、γ-逆转录病毒）载体，其会将有效载荷整合到宿主基因组中；脂质纳米颗粒（LNP），其可将有效载荷在宿主细胞中瞬时表达。

图4. 体内CAR-T疗法的主流技术路线^[4]。

相较于体外路径，体内CAR-T疗法具有多方面的潜在优势。它省去了个体化细胞分离、体外培养和回输的复杂过程，使治疗可以像传统药物一样即时取用，有望大幅降低制备周期与成本，拓展细胞疗法的可及性。同时，在体内生理环境下原位生成的CAR-T细胞，可能保留更为完整的免疫功能和肿瘤归巢能力，为攻克实体瘤提供新的解决思路。

对于体内CAR-T这一革命性技术而言，免疫系统人源化（HIS）小鼠模型已成为临床前评价的标配工具。其中，huPBMC重建模型构建周期短，能够快速产出体内药效数据，适用于早期候选载体的高通量筛选；而huHSC重建模型则能在小鼠体内形成多谱系、长期稳定的人免疫系统，更真实地模拟载体-宿主免疫互作和毒性反应，被视为支撑关键临床决策的“金标准”。

南模生物始终致力于为前沿药物研发管线提供合适精准的动物模型，加速研发进展。针对体内CAR-T疗法，南模生物可提供多种实验动物模型，部分数据如下：

基于人Burkitt's淋巴瘤Hu-PBMC模型的in vivo CAR-T疗法抗肿瘤药效验证

图5. 在M-NSG小鼠中，通过移植人PBMC成功了重建免疫系统，并建立Raji人Burkitt's淋巴瘤模型。结果显示，给予in vivo CAR-T治疗后，肿瘤生长被显著抑制，并且小鼠体重无明显降低。

基于人骨髓瘤Hu-PBMC模型的in vivo CAR-T（virus）疗法抗肿瘤药效验证

图6. 在M-NSG小鼠中，通过移植人PBMC成功了重建免疫系统，并建立H929骨髓瘤模型。结果显示，给予in vivo CAR-T（virus）治疗后，肿瘤生长被显著抑制。

基于人骨髓瘤Hu-PBMC模型的in vivo CAR-T（LNP）疗法抗肿瘤药效验证

图7. 在M-NSG小鼠中，通过移植人PBMC成功了重建免疫系统，并建立H929骨髓瘤模型。结果显示，给予in vivo CAR-T（LNP）治疗后，肿瘤生长被显著抑制。

基于人B淋巴白血病Hu-PBMC模型的in vivo CAR-T（LNP）疗法抗肿瘤药效验证

图8. 在M-NSG小鼠中，通过移植人PBMC成功了重建免疫系统，并建立Nalm6-Luc人B淋巴白血病模型。结果显示，给予In vivo CAR-T治疗后，肿瘤生长被显著抑制。

基于人B淋巴白血病MHCII/B2M DKO(M-NSG)小鼠Hu-PBMC模型的in vivo CAR-T（LNP）疗法抗肿瘤药效验证

图9. 在MHCII/B2M DKO(M-NSG)小鼠中，通过移植人PBMC成功了重建免疫系统，并建立Nalm6-Luc人B淋巴白血病模型。结果显示，给予In vivo CAR-T治疗后，肿瘤生长被显著抑制。

基于Hu-HSC模型的in vivo CAR-T（LNP）疗法的T细胞体内编辑效果验证

图9. 在M-NSG小鼠中，通过移植人hCD34⁺ 造血干细胞成功了重建免疫系统。结果显示，给予in vivo CAR-T后，部分T细胞成功表达hCD19。

体内CAR-T疗法的临床前验证，绝非“一种模型走到底”。研究者应根据靶点、适应证及治疗策略，精准匹配合适的模型体系。随着人源化小鼠技术持续迭代，其对肿瘤-免疫-基质复杂动态的模拟日趋逼近人体真实微环境，正成为连接实验室发现与临床成功之间最坚实的跳板，加速推动这一变革性疗法惠及患者。

南模生物针对in vivo CAR-T药物研究的常见靶点自主研发了多种人源化动物模型，助力in vivo CAR-T药物的临床前研究，模型信息详见下表，欢迎咨询。

Refrence：

[1] Zhang Y, Hu R, Xie X, Li Y. Expanding the frontier of CAR therapy: comparative insights into CAR-T, CAR-NK, CAR-M, and CAR-DC approaches. Ann Hematol. 2025 Sep;104(9):4305-4317. doi: 10.1007/s00277-025-06538-0. Epub 2025 Sep 10. PMID: 40928667; PMCID: PMC12552347.

[2] Tu, Z., Chen, Y., Zhang, Z. et al. Barriers and solutions for CAR-T therapy in solid tumors. Cancer Gene Ther 32, 923–934 (2025).

[3] Li, YR., Zhu, Y., Halladay, T. et al. In vivo CAR engineering for immunotherapy. Nat Rev Immunol 25, 725–744 (2025).

[4] Bot, A., Scharenberg, A., Friedman, K. et al. In vivo chimeric antigen receptor (CAR)-T cell therapy. Nat Rev Drug Discov 25, 116–137 (2026).