综述：CAR-T细胞疗法临床前评估中的动物模型：优势与局限性

　　本综述系统探讨了动物模型在CAR-T细胞疗法临床前研究中的关键作用与固有局限。文章深入分析了种属间免疫生物学差异（如细胞因子谱、T细胞受体库）、药理学参数（如生物分布、剂量-暴露关系）的转化挑战，以及肿瘤异质性（PDX与细胞系异种移植模型差异）和毒性预测（CRS/ICANS）的模型不匹配问题。同时强调了伦理准则（3R原则）与模型标准化对提升研究可靠性的重要性，为优化实验设计和数据解读提供了关键视角。

　　

Abstract

嵌合抗原受体T细胞（CAR-T）疗法作为革命性的癌症治疗手段，其发展极大依赖于动物模型的临床前评估。本综述系统阐述了不同动物模型在该领域应用中的优势与局限性，重点揭示了从 preclinical 研究到临床试验转化过程中的关键挑战。

Introduction

CAR-T疗法通过基因工程改造T细胞，使其表达特异性识别肿瘤抗原的嵌合受体，成为可增殖的"活药物"。然而其临床转化面临独特挑战：活细胞产品的药理学复杂性、毒性管理（如CRS和ICANS）以及临床前与临床结果间的显著差异。动物模型虽为药效和安全性评估提供了重要平台，但物种间生理学和免疫学的根本差异限制了其预测价值。

Pharmacological disparities

CAR-T细胞表现出独特的药代动力学特征，包含分布、扩张、收缩和持续四个阶段。尽管动力学曲线形态在啮齿类与人类中相似，但关键参数存在量级差异：人类CAR-T细胞的扩张比小鼠高数个数量级。生物分布研究显示，小鼠中枢神经系统中CAR-T细胞浸润极少，而临床中却在脑脊液频繁检出，这种差异源于血管灌注和组织间隙体积的种属差异。剂量-暴露关系在人类临床试验中表现微弱，而小鼠模型却呈现阈值式剂量反应曲线，这通过计算模型（in silico modeling）可部分解释。

Immunological disparities

动物模型可分为免疫健全（同系移植和转基因自发肿瘤模型）和免疫缺陷（细胞系异种移植CDX或人源化PDX模型）两大类。免疫缺陷模型（如NSG小鼠）缺乏T、B、NK细胞及功能树突状细胞，导致对CAR-T疗效和毒性的低估。人源化小鼠模型（如huPBL和huHSC）通过植入人类免疫细胞改善微环境，但仍存在移植物抗宿主病（GvHD）发生早、免疫细胞嵌合不全等问题。表达人类细胞因子（IL-7, IL-15, GM-CSF）的先进模型（NSG-SGM3）可增强CAR-T持久性和功能。值得注意的是，动物实验多使用健康供体T细胞，而患者T细胞因经历化疗呈现耗竭表型，可能导致临床前疗效高估。

Modeling of toxicity

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）的建模面临重大挑战。啮齿类细胞因子谱与人类存在种属差异，且免疫缺陷模型难以重现神经毒性。非人灵长类模型虽能模拟部分毒性，但缺乏肿瘤负荷使得CRS风险评估不充分。托珠单抗（tocilizumab）和IL-1阻断剂的干预研究为毒性管理提供线索，但人类CD40L与鼠CD40缺乏交叉反应限制了机制研究。基因工程改造的动物模型通过模拟人类细胞因子信号通路，正不断提升毒性预测的准确性。

Antigen specificity and xenoreactivity

抗原表达密度和分布的组织种属差异显著影响OTOT（on-target off-tumor）毒性预测。例如，CD19 CAR常用抗体FMC63不识别鼠源CD19，导致鼠模型无法检测相关脱靶毒性。转基因表达人类抗原的模型可部分解决该问题，但可能引发未知生物学效应。异种反应性由残留T细胞受体（TCR）介导，可引起移植物抗宿主病（GvHD），不仅限制实验持续时间，还可能导致抗肿瘤效应的高估和毒性信号的失真。采用同系CAR-T细胞或TCR敲除策略可缓解该问题。

Cancer heterogeneity and model systems

肿瘤异质性建模是另一重大挑战。细胞系移植模型（CDX）缺乏人类肿瘤微环境中的基质屏障、缺氧状态和免疫抑制因子网络，可能导致疗效高估。患者来源异种移植（PDX）模型更好地保留肿瘤遗传特征，但仍存在免疫缺陷环境中非肿瘤细胞互作缺失的问题。三维类器官培养和患者组织切片等体外系统正成为重要补充工具。人工诱导肿瘤模型（转基因或致癌物诱导）可研究特定致癌途径，但其微环境与自然发生肿瘤存在差异。

Standardization and ethical considerations

动物研究的可重复性受遗传背景、微生物组、饲养条件等多因素影响。引入受控异质性、采用混合效应模型等统计方法有助于提升结果稳健性。伦理方面需严格遵循3R原则：采用类器官或计算模型替代（Replacement）、通过高维技术减少动物数量（Reduction）、优化饲养条件和实验方案减轻动物痛苦（Refinement）。

Conclusion

动物模型在CAR-T疗法开发中不可或缺，但研究者必须清醒认识其局限性。种属间药代动力学差异、免疫系统偏差、毒性预测的不确定性以及肿瘤异质性重构不足，均要求结合多种模型系统进行综合评估。通过改进模型设计、整合计算生物学方法并恪守伦理规范，才能提升临床前研究的预测价值，加速CAR-T疗法的临床转化。