CAR-T治疗的毒性主要是细胞因子释放综合症(cytokine release syndrome，CRS)，神经毒性，B细胞发育不良。CRS是最常见的毒性，与治疗反应有关，未发生CRS的患者从CAR-T中获益也较少，发生CRS的患者也多获得了缓解。然而，研究也表明，治疗缓解与CRS的严重程度没有很强的相关性。
CAR-T细胞输注时肿瘤负荷与严重CRS发生的风险有关，CRS发生过程中sIL2Ra、IL-6、IL-10、IFN-γ的水平显著升高，这是T细胞增殖的结果。CRS的症状有轻度流感样症状，也有多器官衰竭，休克，表现出储铁蛋白水平升高(＞10000 ng/ml)，肝脾肿大，低纤维蛋白原血症(＜150 mg/dL)。
CRS的其他并发症包括神经毒性。最常见的毒性是脑病，可能是自限性的，不用干预在几天内就会得到缓解，也可能持续很长时间。CAR-T成功治疗的毒性包括B细胞发育不良，低丙型球蛋白血症，需要持续监测。其他毒性包括肺炎、低血压、缺氧、肿瘤溶解综合征、心动过速、疲劳和发热等。
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