人的血細胞佔血液的45%，血細胞主要有三種：紅細胞、白細胞、血小板。白細胞的主要功能是免疫，細胞細分型別很多，可以分為五種主要型別：嗜中性粒細胞，嗜酸性粒細胞（嗜酸細胞），嗜鹼性粒細胞，淋巴細胞和單核細胞。淋巴細胞中有B細胞（得名自bursa 或bone marrow cells），T細胞（得名自 thymus cells）和自然殺傷細胞。

T細胞主要有三種：

1.CD4 +輔助性T細胞：表達輔助受體 CD4的T細胞被稱為CD4 + T細胞。這些細胞具有T細胞受體和CD4分子，它們與抗原呈遞細胞上主要的組織相容性複合體（MHC）II類分子上呈遞的抗原肽結合在一起。輔助T細胞產生細胞因子併發揮其他功能，有助於協調免疫反應。在HIV感染中，這些T細胞是識別個體免疫系統完整性的主要指標。

2.CD8 +細胞毒性T細胞：表達輔助受體CD8的T細胞被稱為CD8 + T細胞。這些細胞結合被病毒感染的或腫瘤細胞的MHC I複合物上表達的抗原並殺死它們。幾乎所有有核細胞均顯示MHC I。

3.γδT細胞具有另一種T細胞受體（與常規CD4 +和CD8 + T細胞上的αβTCR不同）。γδT細胞比血液中更常見於組織中，它們具有輔助性T細胞，細胞毒性T細胞和自然殺傷細胞的特徵。

隨著分子生物學技術的發展，科研人員構建了一種蛋白分子，讓這種分子在T細胞裡表達，這種人工蛋白分子模擬受體的結構，由四部分組成，一部分在細胞膜外，一般是一單鏈可變片段（scFv），一部分在細胞膜內，通常包含CD3ζ訊號（第一代）以及CD28，4-1B，或者OX40（第二、三代）等功能區，還有一個鉸鏈區和一箇中間的跨膜區。這種蛋白被稱作Chimeric antigen receptors (CAR)，改造後的T細胞稱為CAR-T細胞。

細胞膜外的scFv可以針對抗原進行設計，例如CD19蛋白分子，CD19蛋白由CD19基因編碼，有19個外顯子組成，廣泛存在於B細胞上。該蛋白是B細胞分化過程中的關鍵分子，它決定了B細胞分化的方向。

CD19是B細胞的標誌物，也自然是B細胞相關腫瘤的標誌物。該蛋白用於診斷B細胞淋巴瘤，急性淋巴細胞白血病（ALL）和慢性淋巴細胞性白血病（CLL）。

CAR-T細胞療法針對CD19進行研發，這種工程T細胞結合腫瘤B細胞，增殖，分泌細胞因子，進而裂解B細胞。

正在努力設計針對其它血液腫瘤的CAR，包括難治性霍奇金淋巴瘤中的CD30，急性髓性白血病（AML）的FLT3、CD33、CD123，和多發性骨髓瘤的BCMA。

鑑定好的抗原是很難的，這些抗原必須在大多數癌細胞中高表達，而在正常組織中卻大部分不表達。CAR-T細胞也沒有辦法有效地運輸到實體瘤塊的內部，腫瘤微環境也抑制了T細胞的活性。這些因素導致針對實體瘤的CAR-T療法更難開發。

目前美國FDA批准的CAR-T療法均靶向CD19抗原，這種抗原在許多型別的B細胞腫瘤中都可以找到。Tisagenlecleucel（Kymriah / Novartis）被批准用於治療復發/難治性B細胞前體急性淋巴細胞白血病（ALL），而Axicabtagene ciloleucel （Yescarta / Kite Pharma）被批准用於治療復發/難治性瀰漫性大B細胞淋巴瘤（DLBCL）

截至2019年3月，全球涉及CAR-T細胞的臨床試驗約有364項正在進行中，一半以上試驗是針對血液癌的，CD19仍然是最受歡迎的抗原靶標，其次是BCMA（通常在多發性骨髓瘤中表達）。2016年，開始探索其他抗原（例如CD20）。CAR-T的實體瘤試驗較少，約有一半的基於細胞療法的試驗涉及其他平臺，例如NK細胞。

儘管所有患者接受CAR-T細胞治療後的初始臨床緩解率均高達90％，但長期存活率卻低得多。原因通常是出現了不表達CD19的白血病細胞，因此逃避了CD19-CAR T細胞的識別，這種現象稱為抗原逃逸。臨床前研究開發具有CD19 + CD22或CD19 + CD20雙重靶向的CAR-T細胞已顯示出希望。

CAR-T細胞治療後最常見的問題是細胞因子釋放綜合徵（CRS）、神經毒性以及腫瘤外識別。當CAR-T細胞識別正確的抗原，但抗原在健康的非致病性組織上表達時，就會發生靶上/腫瘤外（On-target/off-tumor）識別。