【Mol Cancer】华西医院牛挺/赵艾琳/吴奕君等：生物标志物赋能CAR-T疗法的精准管理

深度解析医学证据，DeepEvidence为你支撑决策

嵌合抗原受体T细胞（CAR-T）疗法已经彻底改变了复发或难治性血液系统恶性肿瘤的治疗，并在临床上不断取得进展，但其更广泛的应用仍受到疗效异质性、应答持久性有限、抗原阴性复发以及急性和迟发性毒性的阻碍，因此生物标志物对于预测临床结局、优化产品设计、精细化患者选择、评估早期应答和监测毒性至关重要。

四川大学华西医院牛挺教授、赵艾琳副教授团队近日于《Molecular Cancer》发表综述，总结了决定CAR-T疗效和安全性的关键生物标志物：宿主衍生因素，包括基线炎症谱、免疫组成和T细胞适应性；产品相关特征，如CAR结构、细胞亚群、代谢状态、扩增和持久性；肿瘤衍生标志物，包括抗原表达、基因组特征、微小残留病、循环肿瘤DNA和肿瘤微环境。文章还概述了与主要CAR-T相关毒性相关的生物标志物。最后，作者讨论了高参数流式细胞术、单细胞多组学、细胞外囊泡和新型CAR平台等如何推动生物标志物的发展。总的来说，这些发现支持从单个候选标志物转向综合纵向框架，以指导精准CAR-T治疗，并进一步提高疗效、持久性和安全性。

背景

嵌合抗原受体T细胞（CAR-T）疗法是癌症免疫治疗领域最重大的进展之一，特别是在血液系统恶性肿瘤方面。自2017年首个FDA批准的tisagenlecleucel以来，CAR-T的适应症已扩展到多种B细胞恶性肿瘤和多发性骨髓瘤（MM），并且随着临床应用的扩大，监管环境也在不断发展。这些进展表明，CAR-T疗法不再是一种实验性的小众干预手段，而是一个快速成熟的治疗平台，其疗效和安全性目前需要更精确地管理。

尽管取得了这些进展，CAR-T也存在一定的局限性。即使在CAR-T疗法最为成功的血液系统恶性肿瘤中，持久的疾病控制仍然不一致，而在实体瘤中的治疗效果继续受到抗原异质性、归巢能力差和高度免疫抑制性肿瘤微环境（TME）的限制。与此同时，临床获益与毒性相抵消，毒性范围从细胞因子释放综合征（CRS）和免疫效应细胞相关神经毒性综合征（ICANS），到最近认识到的并发症，如长期血细胞毒性、小肠结肠炎、噬血细胞性淋巴组织细胞增生症样综合征和继发性恶性肿瘤。近期的临床和转化综述也强调，这些结局并非由单一变量决定，而是由治疗前疾病负荷、宿主炎症状态、白细胞分离术和产品内在适应性（收集或输注的T细胞扩增、持久、抵抗功能障碍或耗竭的能力）、肿瘤生物学以及CAR-T扩增和持久性的动力学相互作用所决定。这种复杂性解释了为什么在当代CAR-T实践中，经验性决策越来越不足。在此背景下，生物标志物已成为理解和改进CAR-T疗法的最具临床相关性的框架之一，一个有用的生物标志物策略必须贯穿整个治疗连续过程，从治疗前风险评估和生产相关质量评估，到输注后应答监测、复发监测和毒性预测。

本综述中，作者综合了构成CAR-T结局主要领域中的生物标志物证据：宿主衍生决定因素、产品相关特征、肿瘤衍生机制和毒性相关指标。作者还讨论了可能重新定义该领域的新兴平台，包括高维产品分析、单细胞和多组学方法、基于细胞外囊泡的监测、异基因细胞疗法以及体内CAR生成。通过将这个领域的文献整合到这一框架内，本文旨在强调生物标志物指导的策略如何能够支持更合理的患者选择、更具信息性的监测以及临床上更精确的CAR-T治疗优化。

CAR-T细胞治疗结局的宿主来源生物标志物

基线炎性细胞因子和外周血生物标志物

治疗前的全身性炎症不仅是毒性的预测因子，也是CAR-T治疗失败的关键决定因素。2025年的一项研究开发了InflaMix，这是一种无监督机器学习模型，整合了14个基线炎症标志物，包括IL-6、IL-10、TNF、CRP、铁蛋白和LDH等。在非霍奇金淋巴瘤（NHL）中，被分配到“炎症簇”的患者死亡或复发风险显著更高（HR 2.98，p<0.001）。值得注意的是，一个简化的六标志物组合（白蛋白、AST、ALP、血红蛋白、LDH和CRP）显示出与完整模型91%的一致性（Lin's CCC = 0.76），支持其用于床旁风险分层的潜力。在MM中也报道了类似发现。在一项109名患者的研究中，输注前升高的铁蛋白（>882.3 ng/mL；HR 3.382， p=0.0007）、IL-6（>14.1 pg/mL；HR 3.298，p=0.0013）和CRP（>20.3 mg/L；HR 2.043，p=0.044）均与较差生存期相关。基于这些变量，建立了一个炎症预后指数（InPI），不良InPI评分是无进展生存期（PFS）和总生存期（OS）的独立预测因子。另一个临床相关模型是CAR-HEMATOTOX（CAR-HT），它使用五个常规参数（血小板计数、中性粒细胞绝对计数（ANC）、血红蛋白、CRP和铁蛋白）结合基线造血储备和炎症状态。CAR-HT能有效分层复发/难治性大B细胞淋巴瘤（r/r LBCL）患者接受CAR-T治疗后发生严重血液学毒性的风险。它也被确定为接受BCMA CAR-T治疗的r/r MM中的独立预后标志物，可在清淋化疗前预测严重血液学毒性、感染、神经毒性、非复发死亡率以及治疗结局。

外周髓系组成

外周髓系部位已成为CAR-T疗效和毒性的关键决定因素。单核细胞HLA-DR（mHLA-DR）是宿主免疫能力的一个敏感标志物，其表达降低反映了向单核髓源性抑制细胞（M-MDSCs）的免疫抑制表型。在接受抗CD19 CAR-T细胞治疗的r/r LBCL中，清淋（LD）前低mHLA-DR（<13,500 Ab/c）与较短的缓解持续时间和较差的生存期相关，并在多变量分析中仍是总生存期的独立预测因子。另一项研究同样将基线（p=0.01）和输注后（p=0.04）循环M-MDSCs升高与缺乏持久应答联系起来。体外实验进一步证实，M-MDSCs直接抑制CAR-T细胞IFN-γ分泌和细胞毒性（p<0.0001）。

肠道微生物群和微生物组来源的代谢生物标志物

肠道微生物群越来越被认为是宿主免疫的外部调节因子，可以通过微生物代谢物塑造CAR-T健康度（Fitness）。在一项针对接受CD19靶向CAR-T细胞治疗的r/r B细胞淋巴瘤的多中心研究中，在输注前3周内接触高风险广谱抗假单胞菌抗生素（如美罗培南、哌拉西林-他唑巴坦和头孢吡肟）与厌氧共生菌耗竭、较差的无进展生存期（HR 3.05）、较短的总生存期（HR 2.99）以及较高的ICANS相关。在排除此类抗生素暴露的混杂效应后，较高的基线长双歧杆菌丰度与6个月生存期相关，而嗜黏蛋白阿克曼菌、乳果糖瘤胃球菌和卵形拟杆菌与更有利的临床结局相关。相比之下，微生物组编码的肽聚糖生物合成途径的富集与早期疾病进展相关。一个在德国队列中训练并在美国队列中验证的机器学习模型，在预测180天完全缓解方面达到了0.67-0.69的AUROC，支持肠道微生物组特征的跨队列预测价值。2025年的一项研究进一步强调了微生物组-代谢轴在CAR-T结局中的作用。在接受CD19 CAR-T治疗的B细胞淋巴瘤患者中，基线嗜黏蛋白阿克曼菌阳性与6个月时100%的客观缓解率相关，而阿克曼菌阴性患者为42%。阿克曼菌阳性也与循环中的吲哚-3-丙酸（IPA）（p<0.05）和可溶性MAdCAM-1（sMAdCAM-1）（p=0.032）呈正相关，这两者都可能作为有利微生物组状态的可及替代生物标志物。

白细胞分离产物组成和T细胞起始健康度

白细胞分离产物的质量可作为宿主T细胞适应性的早期可量化指标，并对生产和临床结局都有直接影响。一个结合了绝对CD3+ T细胞计数、自然杀伤（NK）细胞比例和总血量的机器学习模型预测采集成功的曲线下面积（AUC）为0.824。更广泛地说，起始材料的细胞组成是CAR-T疗效的关键决定因素。在r/r NHL或急性淋巴细胞白血病（ALL）患者中，含有≥1.2×10⁹ CD3+ T细胞和≥2.8×10⁹总有核细胞（TNCs）的白细胞分离产物与90%的部分或完全缓解率相关。值得注意的是，达到完全缓解的患者其CD3⁺ T细胞和TNC计数显著高于仅达到部分缓解的患者，其水平与健康供者相当。除了细胞产量外，收集的T细胞的分化状态也具有重要的预测价值。在生产前的白细胞分离样本中，较高频率的CD8⁺中央记忆T细胞（Tcm）预示着更好的体内CAR-T扩增，4.3%的截断值产生的AUC为0.80（p=0.023），并与PFS显著相关（p=0.04）。CD4⁺ Tcm显示出类似的预测价值，AUC为0.83，建议截断值为25.5%。与之一致，在B细胞淋巴瘤中，从分选的CD62L⁺ CD45RA⁺幼稚/干细胞记忆T细胞（TN/SCM）生成的CAR-T产品显示出比从 bulk T细胞生成的产品更强的扩增（p<0.001）、更优的12个月无复发生存期（p<0.01）以及更低的严重CRS（p=0.003）和神经毒性相关脑出血（p=0.047）发生率。在接受CTL019治疗的r/r慢性淋巴细胞白血病（CLL）中，白细胞分离样本中较高比例的CD27⁺CD45RO⁺CD8⁺ T细胞是完全缓解的强阳性预测因子。与之相反，在接受治疗的复发/难治性B细胞ALL儿童和年轻成人中，由LAG-3⁺CD8⁺ ≥ 0.745%和TNF-α⁺ CD8⁺ < 25.283%定义的不良治疗前白细胞分离谱与CAR-T扩增受限和治疗失败风险显著增加相关。临床研究中观察到的与CAR-T结局相关的宿主相关生物标志物总结于表1。本节讨论的关键概念在图1中进行了总结。

图1. CAR-T细胞治疗结局的宿主来源生物标志物

该图总结了影响治疗前及治疗中CAR-T结局的四大宿主相关生物标志物领域：基线炎症状态、外周髓系组成、肠道微生物群及微生物组衍生代谢物，以及反映T细胞起始适应性的白细胞分离产物组成。基线炎症标志物及综合评分（如InflaMix和CAR-HT）可捕捉全身性炎症状态和造血储备。低mHLA-DR和循环M-MDSCs增加提示存在抑制性髓系状态，该状态与CAR-T功能受损和非持久性应答相关。同时，有益的肠道共生菌和微生物组相关代谢物与更好的治疗结局相关联，而近期使用广谱抗假单胞菌抗生素则与较差应答相关。最后，白细胞分离产物的细胞产量和分化状态（包括记忆样和干性样T细胞亚群）会影响生产成功率、体内扩增、持久性及毒性。这些宿主衍生因素共同塑造了CAR-T从治疗前宿主状态、白细胞分离、输注、扩增、应答到不良事件的全程表现。

CAR-T细胞治疗结局的产品相关生物标志物

CAR架构和共刺激结构域设计

CAR分子结构是CAR-T细胞活性、持久性和毒性的主要决定因素，因此连续几代的CAR设计都集中在优化细胞内信号传导上。第一代CAR仅包含CD3ζ信号结构域，显示出有限的体内扩增和次优的抗肿瘤活性。第二代CAR包含一个额外的共刺激结构域，最常见的是CD28或4-1BB，两者在血液系统恶性肿瘤中都显示出显著的临床活性，包括 r/r B 细胞淋巴瘤和ALL，各研究的缓解率或无进展生存期无一致差异。但基于 CD28 的 CAR-T 细胞通常表现出更快的活化动力学和更早的 CRS 发生，而在一些队列中，基于 4-1BB 的 CAR-T 细胞与长期持续性改善相关。在 r/r 弥漫性大 B 细胞淋巴瘤 (DLBCL) 的三线或三线以后治疗中，与 tisa-cel (4-1BB) 相比，axi-cel（CD28）表现出显著更高的疗效，但毒性也更大。这些观察结果也推动了包含双重共刺激结构域的第三代 CAR 的发展。在r/r CD19⁺ B细胞 NHL 患者中，同时输注基于第二代 CD28 的 CAR-T 细胞和第三代 CD28/4-1BB CAR-T 细胞显示出可接受的安全性和临床活性。值得注意的是，第三代产品表现出更大的体内扩增和优越的长期持久性，2周时扩增峰值更高，6个月时可检测性更高，特别是在自体干细胞移植后低肿瘤负荷的患者中。

CAR-T细胞亚群组成和功能健康度

输注的CAR-T细胞的功能质量不仅由其内在结构决定，还由产品内CAR-T细胞亚群的平衡所塑造。在接受CD19 CAR-T细胞治疗的侵袭性B细胞淋巴瘤患者中，输注产品中的CAR⁺CD4⁺/CD8⁺比率已被确定为临床结局的关键预测因子，且独立于共刺激结构域类型；比率≤1.12与第3个月和第6个月时更高的缓解率以及更优的6个月无进展生存期（76%对比31%）相关。值得注意的是，较低的比率（<1.12）也与较高的ICANS风险相关，但与CRS严重程度无关，表明CAR-T亚群之间的平衡可能同时影响抗肿瘤功效和神经毒性易感性。

T细胞内在健康度是产品质量的另一个重要决定因素。在一项比较来源于年轻和老年健康供者的抗 CEA CAR-T 细胞的体外研究中，来自老年供者的 CAR-T 细胞表现出转导效率受损、扩增能力降低、增殖信号通路激活较弱、效应/记忆分化缺陷和肿瘤特异性细胞毒性减弱，这与α5β1整联蛋白表达较低有关。IL-15不能挽救这些缺陷，而 M-CSF 或TGF-β1可恢复α5β1整联蛋白表达，并部分逆转功能障碍。

CAR-T细胞的代谢健康度

CAR-T细胞的代谢编程是在恶劣TME中生存的先决条件。表现出强大扩增和有效代谢活性，特别是倾向于氧化磷酸化而非糖酵解的产品，表现出增强的持久性和效应功能。线粒体功能受损以低生物量或结构缺陷为特征，由于能量产生减少和T细胞耗竭加速，与不良临床结局相关。一个关键调节因子是线粒体膜电位（ΔΨm），它通过跨内膜的质子梯度形成而产生，对ATP合成至关重要。低ΔΨm是幼稚和记忆T淋巴细胞的特征，这些细胞表现出优异的体内持久性和强大的抗肿瘤活性。线粒体自噬（选择性线粒体清除）通过消除功能失调的细胞器进一步维持代谢稳态，从而限制活性氧（ROS）积累并延缓T细胞耗竭。与之相反，缺陷的线粒体自噬允许去极化线粒体积累，积极驱动CD8⁺ T细胞走向耗竭。关键在于，药物和遗传学方法增强线粒体自噬都可以在功能上重振耗竭的T细胞，从而突显了其改善CAR-T疗效的治疗潜力。目前大多数相关研究处于机制研究或临床前阶段，尚未启动大规模临床试验。

CAR-T细胞扩增动力学

CAR-T细胞扩增动力学可通过常微分方程进行定量建模，这些方程将运输、增殖、死亡和分化描述为依赖于细胞密度的一阶过程。增殖能力是血液系统恶性肿瘤中疗效的一个主要动力学决定因素，其中峰值扩增（Cmax）和净增殖率与临床反应密切相关。值得注意的是，2021年的一项定量系统药理学（QSP）研究将该模型的核心扩增参数（Vmax1）转化为临床可行的幼稚CAR-T细胞综合评分（CCSTN = 幼稚CAR-T Cmax / 基线肿瘤负荷），截断值0.00136 (cells·μL⁻¹)·mL⁻¹有效预测了生存期（AUC = 91.7%）并识别出高进展风险的患者。相比之下，CAR-T扩增在实体瘤中显著减弱。与传统药物不同，输注的CAR-T剂量与Cmax或AUC等动力学终点仅表现出弱相关性。虽然低剂量产品可能不足以立即清除肿瘤，但它们可以维持持续的扩增和持久性。因此，治疗结局更关键地取决于内在增殖能力而非给药剂量，并受TME和清淋方案的额外调节。当前的计算模型忽略了克隆异质性，鉴于CD19特异性CAR-T产品显示出显著的克隆多样性，这是一个重大局限性。克隆特异性增殖潜力可能解释了观察到的输注剂量与Cmax之间的差异，突显了未来模型需要纳入克隆型组成和肿瘤相互作用动力学。

体内扩增和持久性动力学

CAR-T细胞的体内扩增和持久性动力学通常通过定量聚合酶链反应（qPCR）检测外周血中的CAR转基因或通过评估B细胞再生障碍（一种由于持续清除表达CD19的B细胞而产生的功能性标志物）来监测。在接受tisagenlecleucel治疗的r/r B-ALL儿童和年轻成人患者中，达到完全缓解/伴血细胞计数未完全恢复的完全缓解（CR/CRi）的应答者显示出比无应答者显著更强的体内扩增，峰值转基因水平（Cmax）高出74%，早期暴露量（AUC 0-28d）高出104%，同时持久性显著更长（中位数102天对比27.8天）。相比之下，输注的CAR⁺细胞剂量与疗效或安全性没有明确关联。在r/r B细胞淋巴瘤中也观察到类似的关联。在接受tisa-cel治疗的患者的长期随访中，持久缓解与延长的CAR持久性相关：在维持完全缓解超过1年的患者中，50%的患者在整个随访期间具有可检测的CAR19转基因，中位持续时间为39.4个月。值得注意的是，尽管持久性减弱，但仍可发生持久缓解，如在brexucabtagene autoleucel治疗（ZUMA-3试验）后维持缓解的ALL患者在1年时出现的B细胞重建所证明的。这些观察提出了一个根本性问题：持久的肿瘤根除是否需要持续的CAR-T细胞植入，或者在没有持久CAR-T细胞的情况下，替代机制是否可以维持缓解。新出现的证据表明，长寿命T细胞记忆亚群是持续疾病控制的关键介质。临床研究中观察到的与CAR-T结局相关的产品相关生物标志物总结于表2。本节讨论的关键概念在图2中进行了总结。

图2. CAR-T细胞治疗结局的产品相关生物标志物

该图总结了影响CAR-T治疗结局的主要产品层面生物标志物领域，包括CAR分子结构、输注的CAR-T细胞亚群组成、代谢适应性以及输注后动力学行为。具有不同共刺激结构域的迭代CAR设计会影响激活速度、扩增、持久性和神经毒性风险。CAR+CD4⁺与CAR+CD8⁺细胞的平衡，连同T细胞内在健康度，进一步调节治疗应答和ICANS易感性。有利的代谢特征，如氧化磷酸化、低线粒体膜电位和活跃的线粒体自噬，支持持久性和效应功能，而线粒体功能障碍和ROS积累则促进耗竭。同时，扩增动力学（包括Cmax和CCSTN等复合指标）可比单纯的输注剂量提供更多信息，长期持久性可通过基于qPCR的CAR转基因检测和功能性标志物（如B细胞再生障碍）进行追踪。这些产品相关特征共同决定了CAR-T从生产到体内扩增及持久疾病控制的全过程表现。

CAR-T细胞治疗结局的肿瘤来源生物标志物

肿瘤抗原表达水平

肿瘤抗原表达水平是治疗疗效的主要决定因素。对于经典靶点如CD19（在B细胞上）和BCMA（在浆细胞上），抗原密度的阈值效应已被广泛认可。在DLBCL中，较低的预处理CD19位点密度（每个细胞<3,000个分子）预示着CAR-T治疗后更高的疾病进展率（p = 0.03），表明可作为有效靶向的阈值。在MM中，抗原异质性更为显著，低BCMA表达通常导致单靶点CAR-T治疗后的免疫逃逸（p = 0.08）。为了应对这一挑战，双靶点设计（如BCMA/GPRC5D）或双表位构建体（如LCAR-B38M）通过结合不同的抗原决定簇拓宽了治疗窗口。通过结合两个不同的BCMA表位，LCAR-B38M克服了单表位CAR的抗原密度限制，将疗效扩展至 BCMA 表达异质性的 MM 患者。

靶抗原丢失

靶抗原丢失是限制CAR-T细胞疗法持久缓解的关键耐药机制，在血液系统恶性肿瘤（如B-ALL、MM）中构成重大挑战，在抗原异质性实体瘤中则构成更大的障碍。肿瘤异质性也使得预先存在的抗原阴性克隆能够逃避CAR-T细胞并在治疗后增殖。在接受CD19 CAR-T细胞治疗的儿童和年轻成人B-ALL中，CD19阴性复发是主要的失败模式。在8名CD19阴性复发的患者中，7名携带高频率有害CD19突变，包括移码缺失和无义变异，5名显示CD19基因缺失。在许多病例中，复发遵循双等位基因“双打击”模式，即一个等位基因缺失和另一个等位基因突变，大多数改变仅在治疗后检测到或在治疗前以非常低的频率存在。类似地，BCMA的双等位基因丢失和纯合BCMA基因缺失驱动了MM中BCMA CAR-T治疗后的复发。剪接改变产生缺乏CAR靶向表位的抗原亚型：对于CD19，SRSF3介导的外显子2跳跃产生无法检测到的截短蛋白，尽管这种机制发生在≤2.7%的复发案例中。免疫压力也可诱导谱系重编程，正如在B-ALL病例中观察到的，白血病细胞转变为髓系表型（CD19阴性）。这在2/7名MLL重排患者中观察到，他们在CAR-T治疗后一个月内发展为AML复发。此外，胞啃作用（CD19从肿瘤细胞转移到CAR-T细胞）可降低肿瘤抗原密度，同时触发T细胞自相残杀。

肿瘤内在的基因组决定因素

在接受CD19靶向CAR-T细胞治疗的r/r LBCL中，全基因组测序显示，治疗失败与肿瘤内在基因组改变的相关性比与CD19靶点本身丢失的相关性更强。多个基因组特征被确定为不良生物标志物，包括 APOBEC 突变signature（SBS2和SBS13）、活性氧相关突变损伤 (SBS18)、涉及肿瘤抑制因子 RHOA 的染色体3p21.31缺失以及复杂的结构异常，如染色体碎裂和双微体。具有这些特征的患者在 CAR-19 治疗后进展风险显著增加，在81%-100%的阳性病例中观察到进展。相比之下，传统的危险因素在这种情况下仅显示出有限的预测价值，包括 TP53 改变、MYC/BCL2/BCL6重排和代谢性肿瘤体积。

MRD和ctDNA作为分子反应生物标志物

微小残留病（MRD）评估提供了CAR-T治疗后治疗反应和早期复发的敏感测量。在B-ALL中，达到MRD阴性状态与持久缓解密切相关。在61名变为MRD阴性的应答者中，6个月时的无复发生存率为80%，12个月时为59%。包括IGH、IGK和TRB在内的白血病特异性克隆型的高通量测序进一步提高了MRD检测的灵敏度，并已成为接受CD19 CAR-T细胞治疗的成人r/r B-ALL的重要生物标志物。这些方法提供了敏感且非侵入性的手段来监测疾病状态和指导临床决策。

作为一种互补的宿主来源工具，循环肿瘤DNA（ctDNA）提供了关于CAR-T疗效的非侵入性、实时信息，特别是用于MRD检测和复发预测。在接受axi-cel治疗的r/r LBCL患者中，那些在12个月时达到持久缓解的患者早在输注后1周就显示出ctDNA的显著下降，到第2-4周时ctDNA水平接近0 ppm。相比之下，在治疗失败的患者中，ctDNA在整个随访期间仍可检测到，并且两组之间的差异非常显著（p<0.001）。值得注意的是，输注后第2周是基于ctDNA预测的最佳时间点，AUC为0.97。

免疫抑制性肿瘤微环境和基质屏障

TME 是 CAR-T 疗效的主要外在屏障，因为抑制性细胞因子、抑制性配体、骨髓细胞和基质成分共同限制了 T 细胞浸润、扩增、持续和效应功能。

IL-10表现出矛盾的作用：它促进MDSC介导的Treg募集，从而抑制CAR-T功能，但工程化的分泌IL-10的CAR-T细胞在实体瘤中表现出增强的线粒体适应性和持久性。正在进行的临床试验旨在评估IL-10 CAR-T细胞在r/r DLBCL和B-ALL中的效果，初步结果显示，在典型CAR-T剂量的1-5%下，12/12名患者达到完全缓解。其他细胞因子工程化策略也正在进入临床评估。IL-15装甲型CAR-T细胞主要在实体瘤中进行测试，以增强扩增、持久性和瘤内功能[，而IL-18装甲型CAR-T细胞在先前CAR-T治疗失败的CD19⁺淋巴瘤和急性髓系白血病（AML）中显示出初步临床活性，支持对细胞因子装甲型CAR平台更广泛的兴趣。相比之下，吲哚胺2,3-双加氧酶（IDO）是一个更明确的抑制因子，因为肿瘤IDO通过色氨酸耗竭和犬尿氨酸途径代谢产物抑制CD19 CAR-T活性，这些代谢产物直接损害T细胞功能并有利于免疫耐受。

在LBCL中，肿瘤干扰素信号传导已成为一个临床相关的TME生物标志物。高ISG.RS表达与axi-cel治疗后缺乏持久应答、抑制性配体（包括PD-L1、PD-L2、Galectin-9、HHLA2和VISTA）表达增加以及髓系特征富集相关。同一程序也与SOCS1和KLHL6突变相关，并可识别出R-CHOP治疗后生存期较差的患者。与之一致，TME中巨噬细胞相关基因（CD163、Siglec-1）的高表达与对CAR-T治疗缺乏持久应答相关，并且它们的表达与肿瘤干扰素信号基因呈强正相关。循环M-MDSCs进一步强化了这种抑制状态：它们直接抑制T细胞活化和增殖，较高的基线水平与约低四倍的峰值axi-cel扩增相关。低MDSC水平与更好的CAR-T治疗结局相关，无论是在淋巴瘤还是白血病中。Treg样群体的贡献似乎更为微妙，一项独立的单细胞研究表明，第7天的CD4⁺ Helios⁺ CAR Treg样细胞与疾病进展相关，但与更严重的神经毒性（而非更严重的ICANS）相关。在MM中，基质抑制也很重要，骨髓癌症相关成纤维细胞（CAFs）可通过将细胞因子环境转向抑制因子并远离效应细胞因子来抑制BCMA CAR-T细胞。在临床前模型中，用BCMA-FAP或BCMA-SLAMF7 CAR构建体双靶向骨髓瘤细胞和CAFs，可克服BM-CAF介导的抑制，并在CAF存在下改善了增殖、脱颗粒、细胞因子产生和肿瘤杀伤。临床研究中观察到的与CAR-T结局相关的肿瘤相关生物标志物总结于表3。本节讨论的关键概念在图3中进行了总结。

图3. CAR-T细胞治疗结局的肿瘤来源生物标志物

该图总结了影响CAR-T治疗结局的关键肿瘤相关生物标志物领域，包括抗原密度与异质性、适应性抗原丢失、肿瘤内在基因组耐药性、分子反应监测以及免疫抑制性肿瘤微环境。低靶点密度和克隆间异质性限制了CAR-T的初始识别，而突变、缺失、剪接改变、谱系转换和胞啃作用则驱动抗原阴性逃逸。在r/r LBCL中，不良基因组特征（如APOBEC特征、RHOA缺失、染色体碎裂和双微体）与侵袭性耐药克隆相关。MRD和ctDNA提供治疗反应的动态监测，而抑制性细胞因子、抑制性配体、髓系细胞和基质屏障则进一步限制了CAR-T的扩增和持久性。这些肿瘤来源因素共同决定了CAR-T治疗是实现持久缓解还是走向耐药。

CAR-T细胞治疗中毒性相关生物标志物

CRS严重程度和早期预测的生物标志物

严重CRS与CAR-T输注后的早期全身炎症激活密切相关。在一项针对202名B-ALL患者的研究中，25个临床变量与严重CRS相关，包括炎性细胞因子、生化和凝血标志物以及常规血液学参数。严重CRS患者的这些标志物峰值水平显著高于轻度或中度CRS患者（p<0.001），在成人和儿童中均观察到相似模式。一个三变量决策树模型提供了最佳的预测性能，并为成人和儿童患者分别开发了模型，以在基线、发病前1天和发病当天预测严重CRS。其他研究已确定更简单的早期预警模型。在133名患有r/r CD19+ B细胞恶性肿瘤的成人中，一个结合输注后36小时内发热≥38.9°C和血清MCP-1≥1343.5 pg/mL的两步模型，在识别严重CRS高风险患者方面达到了100%的敏感性和95%的特异性。在接受CTL019治疗的r/r ALL患者中，IFN-γ和sgp130是输注后头3天内区分严重与非严重CRS的唯一细胞因子；中性粒细胞相关参数也显示出预测价值。在成人中，一个结合中性粒细胞百分比、MRD状态和血红蛋白的模型达到了86%的敏感性和77%的特异性用于预测严重CRS。另一个实用的复合生物标志物是内皮激活和应激指数（EASIX），计算为LDH × 肌酐 / 血小板，改良版EASIX（m-EASIX）用CRP代替肌酐。在成人和儿童CD19靶向CAR-T队列中，基于EASIX的评分在清淋、输注或输注后早期时间点评估时，显示出对严重CRS和ICANS的预测价值。新的数据进一步表明，基线EASIX也可能识别出MM患者接受CAR-T治疗后发生迟发性ICAHT、严重感染和较差生存期的风险。

临床前模型为这些临床生物标志物提供了重要的机制背景。人源化小鼠模型（特别是基于SGM3的系统）可重现CRS的关键特征，包括发热、体重减轻、细胞因子升高和肿瘤负荷依赖性，并表明宿主单核细胞/巨噬细胞（而非仅仅是CAR-T细胞）是CRS期间IL-1和IL-6的主要生产者。在这些模型中，单核细胞耗竭或IL-6受体阻断可减轻CRS，而使用anakinra阻断IL-1受体可预防CRS和神经毒性，从而突显了髓系驱动炎症的核心作用，并支持正在进行的靶向这一轴线的治疗努力。

由于B-NHL病灶的局灶性，CAR-T细胞会在早期在肿瘤局部积累和扩增，引发局部CRS。基于CAR-T细胞的体内动力学和临床指标的变化，B-NHL中的CRS可分为四个阶段：局部扩增、细胞因子激增、再分布相关器官损伤和恢复/免疫重建。每个阶段都表现出CAR-T细胞比例、IL-6水平、肿瘤病灶、血常规和肝功能指标的动态变化特征，为临床分期诊断提供了基础。严重CRS也经常伴有凝血异常，包括D-二聚体升高、纤维蛋白原降解产物增加和凝血酶原时间延长，这些标志物表明可能发生弥散性血管内凝血（DIC），后者在≥3级CRS中预示着不良预后。

ICANS和迟发性神经毒性

ICANS主要由血脑屏障（BBB）破坏、内皮激活和中枢神经系统炎症驱动，而非由CAR-T细胞直接浸润脑脊液（CSF）引起。在接受CD19特异性19-28z CAR-T细胞治疗的r/r B-ALL患者中，神经毒性（NTx）与CSF蛋白水平（p = 0.036）和CSF/血清白蛋白比率（Qalb）（p < 0.05）显著升高相关，两者均与ICANS分级相关，表明BBB通透性增加。胶质细胞和神经元损伤的标志物进一步表征了ICANS相关的CNS损伤，胶质纤维酸性蛋白（GFAP）和神经丝轻链（NfL）分别是已验证的星形胶质细胞和神经元损伤标志物。在儿童CD19 CAR-T受者中，在≥1级ICANS期间，CSF GFAP（cGFAP）和NfL（cNfL）的升高与ICANS严重程度相关。血清NfL（sNfL）显示出不同的效用：它在ICANS发作期间保持不变，且未能预测神经毒性风险，但在另一个由96名难治性B细胞恶性肿瘤成人组成的队列中，基线和治疗后的sNfL水平均与ICANS严重程度相关。值得注意的是，这些标志物在接受CD19/CD22双靶向CAR-T细胞的患者中不升高，表明存在产品特异性的神经毒性特征。S100B是一种星形胶质细胞钙结合蛋白，在ICANS期间也升高，并与严重结局相关。CSF中的这些标志物表明存在BBB和神经元损伤，但在基线时并非可靠的预测因子，限制了它们在预防性干预中的应用。此外，治疗前CSF蛋白质组学可能提供一种更敏感的风险分层方法。在B细胞NHL患者中，回顾性蛋白质组学分析确定了补体和代谢相关蛋白比率，特别是C1RL/FUCA2和F12/FUCA2，作为ICANS的强预测因子，AUC为0.95-1.0，优于先前报道的血清生物标志物。

ICANS期间的代谢紊乱可反映CNS功能障碍和兴奋性毒性。Santomasso等人报道，在严重NTx期间，CSF中内源性兴奋性激动剂（如喹啉酸和谷氨酸）水平升高，提示兴奋性神经毒性在ICANS发病机制中的作用，这些胺代谢物可能通过过度刺激神经元受体导致癫痫和脑病。新兴的电生理学指标（基于脑电图的生物标志物）已在CD19 CAR-T疗法中显示出对ICANS风险分层和实时监测的强大潜力，支持将系列神经学评估与预测性损伤生物标志物相结合的早期干预综合策略。

CAR-T治疗后的迟发性和长期神经系统后遗症越来越受到关注，包括在急性ICANS窗口期之后发生的迟发性神经毒性。接受BCMA CAR-T细胞治疗的r/r MM患者可能会出现运动障碍和神经认知治疗中出现的不良事件（MNTS），后者是一种与ICANS不同的迟发性神经毒性综合征。MNTS可表现为帕金森病样特征，包括运动迟缓、齿轮样强直、面部表情减少和小写症。在cita-cel的原始1b/2期CARTITUDE-1研究中，MNTS的发生率为5.2%。MNTS的发病范围为CAR-T输注后第14天至第108天（中位数为27天），通常晚于ICANS。在最近一例CD19 CAR-T治疗后发生迟发性MNT样综合征的病例报告中，输注后数周的CSF分析显示可检测到的CAR-T细胞以及cNfL升高，数月后的后续神经认知测试显示持续性缺陷，表明在特定病程长的患者中，鞘内CAR-T检测和CSF神经轴突损伤标志物可能提供信息]。除了CSF特异性蛋白外，易于获得的外周过度免疫激活替代指标也可能标记特定产品环境中迟发性神经毒性的风险：在一个大型真实世界cita-cel队列中，高绝对淋巴细胞峰值（ALC峰值≥3×10⁹/L）可强有力地预测迟发性神经毒性，这与异常强劲的免疫效应扩增增加迟发性神经系统风险并需要延长监测的假设一致。最后，据报道，在部分受者中，特别是在严重ICANS之后，存在超过12个月的长期功能性后遗症（尤其是认知障碍）。

免疫效应细胞相关血液毒性（ICAHT）

ICAHT涵盖CAR-T输注后出现的严重且持久的血细胞减少症（中性粒细胞减少、贫血、血小板减少），与清淋化疗的影响不同。严重的ICAHT常与高级别CRS/ICANS同时发生，会加剧感染等风险。已经开发了多个预测模型，包括针对淋巴瘤的CAR-HEMATOTOX（CAR-HT）评分、针对B-ALL的ALL-HEMATOTOX（ALL-HT）评分以及早期ICAHT预测模型（eIPM），后者由治疗前组分（eIPMpre）和清淋后组分（eIPMpost）组成。其中CAR-HT和ALL-HT主要预测血液毒性本身，与1年总生存期或无病生存期无显著关联。相比之下，eIPM似乎是一个更具普适性的工具，因为它能同时预测ICAHT风险和生存结局，支持其在CAR-T治疗中用于患者分层和预后评估。在接受BCMA CAR-T细胞治疗的MM中，第100天的延迟髓系恢复也与较差的生存期相关。克隆性造血（CH）是延迟造血恢复的强预测因子，特别是与基线铁蛋白升高相结合时。此外，继发性髓系恶性肿瘤（包括MDS和AML）主要与基线TP53突变CH的扩增相关。

免疫效应细胞相关小肠结肠炎（IEC-EC）

IEC-EC表现为CAR-T后出现腹泻、腹痛和黏膜炎症，常见于接受BCMA靶向产品（如ciltacabtagene autoleucel (Carvykti)）治疗r/r MM的患者。IEC-EC患者的核心临床生物标志物特征是低IgG、升高的CRP和铁蛋白、肠上皮内淋巴细胞增多以及CAR-T细胞肠道浸润，这些指标有助于诊断并与疾病严重程度相关。然而后续研究表明，在这些报告的IEC-EC病例中，有些实际上是未被识别的胃肠道惰性T细胞淋巴瘤（ITCL-GI），其治疗和预后与IEC-EC截然不同。关键区别在于ITCL-GI的肠道病理特征：缺乏浆细胞和B细胞，以及富集活化的颗粒酶阳性细胞毒性CD4⁺/CD8⁺ T细胞。通过使用抗骆驼科VHH抗体（可检测ciltacabtagene autoleucel的CAR结构）进行免疫组织化学确认肠道CAR-T细胞浸润，可以诊断ITCL-GI。通过NGS在CAR-T细胞治疗后发生ITCL-GI患者的克隆性T细胞中发现的TP53和BRCA2致病性突变，似乎与CAR载体整合到TP53基因中有关。

免疫效应细胞相关噬血细胞性淋巴组织细胞增生症样综合征（IEC-HS）

IEC-HS是一种类似噬血细胞性淋巴组织细胞增生症（HLH）的过度炎症综合征，表现为发热、高铁蛋白血症、肝脾肿大、多器官衰竭、凝血病、神经毒性、血细胞减少和高甘油三酯血症。它可在输注后出现，与CRS不同，但难以区分。在接受CD19 CAR-T治疗的B细胞恶性肿瘤患者中，IEC-HS的发生率为1.5%到2.9%，而在接受CD22 CAR-T治疗的患者中高达35%。CAR-T扩增对≥2级IEC-HS的预测性能随时间增加，在第14天AUC达到0.92。在41种与IEC-HS相关的细胞因子中，三种关键细胞因子（IFN-γ、IL-10和IL-1RA）的升高在第14天后对2级或更高级别IEC-HS显示出显著提高的预测价值（AUC = 0.93）。

B细胞再生障碍

B细胞再生障碍（BCA）是CD19靶向CAR-T细胞的预期on-target/off-tumor效应，源于正常CD19⁺ B细胞与恶性B细胞一起被清除。BCA最直接的生物标志物是外周血或骨髓中CD19⁺ B细胞的频率。BCA通常通过流式细胞术检测到B细胞近乎完全耗竭来定义。研究通常使用诸如B细胞占总白细胞的<1%或占淋巴细胞的<3%等阈值来定义持续性BCA。血清免疫球蛋白（Ig）浓度（特别是IgG）是反映BCA的关键可溶性生物标志物。CD19 CAR-T诱导的B细胞再生障碍导致大部分患者出现低丙种球蛋白血症（通常定义为IgG < 400 mg/dL）。B细胞激活因子（BAFF）是对B细胞存活至关重要的细胞因子，病例研究记录，CD19 CAR-T后B细胞的复现与循环BAFF水平的相应下降相关。

第二原发恶性肿瘤和CAR来源的T细胞肿瘤继发性恶性肿瘤

第二原发恶性肿瘤（SPM）是CAR-T治疗后一个新兴的长期安全性问题，应与急性免疫毒性分开讨论。血液系统恶性肿瘤是最常见的SPM亚型，其次是实体瘤和非黑色素瘤皮肤癌，而T细胞恶性肿瘤仅代表事件的极小部分。目前的证据并未表明CAR-T受者的总体SPM发生率高于接受相同疾病标准治疗的患者，但在长期随访期间SPM仍具有临床意义。

一个不同但更为罕见的类别是CAR-T治疗后发生的T细胞恶性肿瘤，包括恶性细胞为CAR阳性的病例。挂机并引起了特别的监管关注：FDA在2024年得出结论，成熟的T细胞恶性肿瘤，包括CAR阳性肿瘤，可能在BCMA或CD19靶向的自体CAR-T治疗后发生，并要求对此类事件进行全类别黑框警告和终身监测以发现继发性恶性肿瘤。可能机制包括载体介导的插入突变、整合到生长调节位点附近引起的转录失调、高载体拷贝数、高度持久性CAR-T群体中延长的增殖信号传导，以及输注的T细胞区室中预先存在的遗传或表观遗传异常的影响。然而在报告的病例中，因果关系并不一致。在一个商业CAR-T相关的T细胞淋巴瘤病例中，CAR转基因仅以非常低的水平存在，并且恶性克隆在输注前即可检测到，这反驳了简单的插入突变模型。相比之下，产品来源转化最强有力的证据来自实验性piggyBac CAR-T平台，其中产品衍生的淋巴瘤与输注细胞中的多个转基因拷贝有关。

这些数据表明，对CAR-T后恶性肿瘤的评估应区分治疗相关髓系肿瘤和疑似CAR来源的T细胞肿瘤。对于前者，在造血恢复后持续存在或无法解释的血细胞减少应促使对克隆性髓系疾病进行调查；对于后者，机制性检查应包括评估肿瘤中CAR转基因阳性、整合位点分析以及原始CAR-T产品中的载体拷贝数。这种区分对于准确的因果关系评估、上市后监测以及未来CAR工程平台的优化至关重要。临床研究中观察到的与CAR-T治疗相关的毒性相关生物标志物总结于表4。本节讨论的关键概念在图4中进行了总结。

图4. CAR-T细胞疗法中的毒性相关生物标志物

该图将毒性相关生物标志物组织为四个相互关联的领域：治疗前易感性、输注后早期炎症激活、急性毒性以及迟发性或长期并发症。基线炎症负荷、内皮病变、疾病负荷和克隆性造血共同决定了输注前的脆弱性；输注后，细胞因子释放、髓系激活、内皮损伤和造血功能受损驱动下游毒性的发生。急性表现包括CRS、ICANS、IEC-HS和ICAHT，而器官特异性或迟发性并发症包括IEC-EC、B细胞再生障碍、迟发性神经毒性和第二恶性肿瘤。这些生物标志物共同支持CAR-T治疗中的风险分层、早期识别和纵向安全性监测。

未来展望

实时产品分析和适应性质控

一个关键的未来方向是将生物标志物的发展从回顾性关联转向实时产品分析。高参数流式细胞术在这方面特别有前景，因其可以在特定CAR-T亚群水平上解析生产诱导的干性、激活、代谢和耗竭状态的变化。在一项2025年的研究中，一个36标记物光谱流式细胞术工作流程绘制了CAR-T生产过程中的表型和功能重塑图谱，并显示第5天和第10天的产品具有相当的短期细胞毒性，但具有不同的检查点、代谢和干性样谱。这些发现表明，高维表型分析可以从研究工具演变为产品质量认证的实用层面，特别是如果简化基于流式的检测与产品的释放相关属性（如扩增潜力、持久性和毒性风险）联系起来。下一步的主要工作将是标准化这些平台，并定义在生产时间表内可行的可重复质量控制指标。

单细胞和游离生物标志物的前沿

单细胞技术正在重新定义CAR-T生物标志物。近期的纵向多组学研究表明，扩增、持久性和持久缓解受不同的细胞程序控制，而非统一的“T细胞健康度”。

一项2025年针对LBCL中axr-cel的单细胞多模态研究发现，CD8⁺ CAR-T的扩增和持久性来源于不同的群体：早期峰值扩增涉及耗竭样效应记忆细胞，而长期持久性依赖于干性样前体细胞库。这表明未来的生物标志物应量化输注产品中特定亚群的前体状态，而不仅仅是总体表型。另一项2025年的纵向单细胞研究进一步表明，持久缓解与CAR-T动力学和内源性免疫激活（包括天然细胞毒性/促炎效应细胞、效应记忆T细胞克隆扩增和保留的NK细胞活性）均相关。

与此同时，游离生物标志物也在成为输注后近乎实时监测的现实选择。在一个包含100名B细胞淋巴瘤患者的前瞻性队列中，血浆CAR+细胞外囊泡（EV）最早在输注后1小时即可检测到，并且在+1小时或+1天的预定阈值预测ICANS比临床发病提前约4天，优于其他早期预测因子。来源于CAR-T、免疫或肿瘤细胞的 EV 携带反映免疫反应、T细胞耗竭和毒性特征的分子货物，包括肿瘤相关抗原和免疫检查点分子。此类检测方法具有较高吸引力，因为它们能提供CAR-T激活的动态信息，而无需重复进行侵入性采样。随着这些平台的成熟，一个重要的目标是将单细胞发现与可在常规监测期间重复进行的、可部署的基于血液的检测相结合。

新兴平台和新的生物标志物要求

未来的CAR-T开发也正在超越传统的自体、离体生产。异基因CAR-T目前是这些方法中最成熟的。2025年，camacabtagene assegdeuleuc，一种现货型异基因CD19 CAR-T产品，在未接受过CAR-T治疗的r/r LBCL患者中达到了58%的总体缓解率和42%的完全缓解率，并具有可控的安全性，支持供者来源平台的持续开发。相关的工程细胞平台可能进一步拓宽这一领域。近期的临床前研究表明，异基因CAR-NK-T细胞可以作为现货型产品生产，可能结合抗肿瘤活性与耗竭免疫抑制性髓系群体、重塑TME和降低CRS风险的能力，特别是在实体瘤中。

与此同时，体内CAR-T生成已从临床前概念验证转向早期临床转化。靶向脂质纳米颗粒已被用于在mRNA递送至选定的T细胞亚群后在体内生成CAR-T细胞，另一个非病毒系统通过DNA/转座酶递送实现了稳定的体内CAR-T生成。此外，r/r MM中首例人体内BCMA CAR-T疗法现已有报道。总之，这些平台可能缩短静脉到静脉的时间并扩大可及性，但它们也重新定义了生物标志物的议程。未来的监测将需要解决递送特异性、载体生物分布、可控的持久性、宿主排斥和长期遗传毒性风险，而不是仅仅关注最终的输注产品。

结论

总之，CAR-T疗法已进入临床开发的更成熟阶段，但其全部治疗潜力仍然取决于更好地控制三个紧密相连的问题：疗效异质性、治疗耐药性和毒性。CAR-T的结局受宿主炎症和免疫背景、产品组成和功能适应性、肿瘤抗原和基因组特征以及治疗中扩增、持久性和免疫毒性的动态生物学等多层相互作用的影响。这一观点支持从孤立的候选标志物转向纵向、生物学可解释且临床可行的综合生物标志物模型。与此同时，该领域现在面临一个重要的转化挑战。许多提出的生物标志物仍主要得到回顾性研究、小队列、异质性阈值或平台特异性检测的支持，这限制了常规实施和跨研究可比性。因此，未来的进展将需要前瞻性验证、检测标准化以及开发将临床变量与分子、细胞和无细胞测量相结合的综合模型。随着CAR-T平台的多样化，这种需求可能会变得更加迫切。同种异体产品、实时生产分析和体内CAR方法将扩大可及性并重塑治疗递送，但它们也将创造与产品释放、生物分布、持久性、宿主排斥和长期遗传毒性风险相关的新生物标志物需求。在此背景下，CAR-T疗法的下一个重大进展可能不仅来自更好的细胞工程，还来自更好的生物标志物系统，这些系统能够在整个治疗过程中实现更精确和适应性治疗决策。

参考文献

Wang Y., Cheng W., Kang K. et al. Biomarker-empowered precision navigation of CAR-T cell therapy. Mol Cancer (2026). https://doi. org/10.1186/s12943-026-02647-0