2008年，Fred Hutchison肿瘤研究所等机构首次使用CAR-T细胞对B细胞淋巴瘤来进行治疗，虽然治疗结果不太理想，但这一临床实验的关键在于证实了以表达CD20的B细胞作为靶点的CAR-T细胞治疗是相对安全的。
随后，在2010年NCI杂志报道了一例B细胞淋巴瘤治疗成功的病例，利用针对CD19的CAR-T，患者的淋巴瘤得到控制，然而，人体内正常B细胞也被清除，血清免疫球蛋白也显著降低，但值得庆幸的是，人体在一段时间内可耐受B淋巴细胞的耗竭，这一报道也为CAR-T细胞治疗B细胞来源的淋巴瘤的有效性提供了理论和实际的支持。
在2011年，美国宾夕法尼亚大学的Carl June教授领导的团队将特异性识别CD19的CAR-T细胞用于B细胞来源的慢性淋巴细胞白血病的治疗，显示了“治愈”的疗效，随后在复发难治性急性淋巴细胞白血病展开临床实验，也取得了良好的疗效。由于这一突破性的进展以及其他免疫调控手段的发展，Science杂志将肿瘤免疫治疗评为了2013年科技突破进展的第一名。由此，CAR-T细胞研发的成功在世界各国引起了广泛的影响，各国开始大量开展基于CAR-T细胞的科学研究和肿瘤治疗的临床试验。
经过近三十年的发展，迄今为止，根据CAR的不同， 可以将CAR-T 细胞分为**无共刺激信号CAR-T 细胞（ 第1 代）、单一共刺激信号CAR-T细胞（第2 代）、双/多共刺激信号CAR-T 细胞（第3 代）和精准CAR-T 细胞（第4 代）**等4 个发展阶段。这4 代CAR-T 细胞的胞外识别区都是抗体的V 区或其衍生片段（ 如单链抗体V 区片段，ScFV等等），跨膜区也并无很大区别，所以一般以CAR的胞内段结构进行它们的阶段划分。
图2: CAR结构[3]
**嵌合抗原受体T细胞是抗体的单链可变区域（scFv)与T细胞表面受体嵌合于T细胞上，主要由三部分组成即胞外区、跨膜区和胞内区域。**胞外区常为单链抗体（scFv)，负责识别并结合靶抗原；跨膜区是铰链或间隔区，可将scFv锚定于细胞膜上；胞内信号域由共刺激因子和CD3信号域组成。当抗原被识别和结合后，产生刺激信号传至胞内信号域，T细胞被激活并发挥效应功能。
1、第一代CAR
第一代CAR-T细胞的胞内段结构相对简单，由胞外抗原识别区即单链可变片段（scFv）组成，融合跨膜区和T细胞受体（TCR）CD3ζ分子胞内信号域
扩增慢和持久性差：第一代CAR-T细胞胞内段缺乏T细胞活化所必须的第二信号，即共刺激信号，因此第一代CAR-T细胞必须与抗原提呈细胞表面共刺激分子配体相互作用，从而获得天然的共刺激信号，这使得其被激活效率较低，所以并未在临床应用中获得预期的疗效。
2、第二代CAR
第二代CAR-T细胞在第一代CAR-T细胞的基础上，在胞内段添加了一个来自共刺激分子CD28或者CD137（4-1BB）的ITAM区，胞外的抗原识别区与靶抗原结合后，可使T细胞同时获得抗体刺激信号及共刺激信号。
一般认为，CD28所传递的活化信号，相较于CD137更强，可使T细胞在较短时间内达到很高的杀伤活性；而CD137所传递的活化信号则会维持的更加持久。由于第二代CAR-T细胞使用的转染病毒载体多为逆转录病毒，可容纳及携带的基因片段有限，难以将CD28和CD137这两个共刺激信号分子的ITAM区同时转染入T淋巴细胞内，因此人们不得不在获得CAR-T细胞更强的激活强度与活化持久度中进行选择。
3、第三代CAR
第三代CAR-T细胞的主要结构与第二代CAR-T细胞大同小异，但第三代CAR-T细胞使用了慢病毒作为转染载体，可携带更大的基因片段进入T淋巴细胞，因此，它的CAR胞内段常常可以含有2个或者更多的共刺激信号ITAM区[5]。理论上，第三代CAR-T细胞相较于第二代CAR-T细胞应该更具活化及杀伤能力，然而有的研究表明，第三代CAR-T细胞杀伤活性并没有获得明显的提升。因此，简单的添加共刺激分子ITAM区，并不一定能给CAR-T细胞疗法带来更好的疗效，这也许是因为一个共刺激分子的ITAM在T淋巴细胞内产生的活化信号就已经达到T淋巴细胞活化信号的阈值，单纯在数量上添加ITAM区不会再进一步提升CAR对T淋巴细胞的活化效果。
4、第四代CAR
第四代CAR-T细胞，也称为精准CAR-T细胞。这一代CAR-T细胞的设计主要从肿瘤等疾病的精准治疗角度考虑。目前，已知CAR-T细胞可在患者体内存活长达10年以上，长期生存有利于CAR-T细胞在体内监视肿瘤细胞，防止肿瘤复发；
但另一方面，CAR-T细胞在清除完肿瘤细胞后，也可因识别正常细胞表面的肿瘤相关抗原而攻击体内正常的细胞。CAR-T细胞所带来的这种毒性反应，不同于其他的免疫疗法，这更倾向于是一种“on-target”（中靶）反应。因此，这种毒性反应是可逆的，在CAR-T细胞被消耗完后，这种不良反应也就随之消失。所以，有学者在CAR的结构中添加了自杀基因或者可控性自杀基因（例如某些药物敏感基因），从而实现对CAR-T细胞在体内存活时限的可控。目前CAR-T细胞主要用于治疗血液系统肿瘤，在实体瘤的治疗中还未见显著的成效，这主要是因为CAR-T细胞常常无法进入肿瘤内部。
有学者在CAR的设计中添加了细胞因子或者趋化因子的受体结构，从而增加T淋巴细胞在肿瘤组织中的浸润，从而达到增强杀伤实体瘤的效果，这也是第四代CAR-T细胞的常用设计思路之一。
