Foxp3重編程代謝在提高CAR-T細(xì)胞抗腫瘤療效方面的研究

嵌合抗原受體修飾T細(xì)胞（CAR-T）療法已在血液系統(tǒng)腫瘤治療中取得顯著療效，但其對(duì)實(shí)體瘤的臨床應(yīng)用仍面臨重大挑戰(zhàn)。CAR-T細(xì)胞依賴糖酵解和線粒體氧化磷酸化（OXPHOS）供能，極易受制于低糖、缺氧及乳酸蓄積的實(shí)體瘤微環(huán)境，陷入能量枯竭-功能耗竭的惡性循環(huán)。而調(diào)節(jié)性T細(xì)胞（Treg）因其獨(dú)特的脂代謝優(yōu)勢(shì)可在實(shí)體瘤微環(huán)境中長(zhǎng)期存活并發(fā)揮效應(yīng)，為破解CAR-T細(xì)胞實(shí)體瘤治療困局提供關(guān)鍵啟示。

近日，復(fù)旦大學(xué)生物醫(yī)學(xué)研究院/基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院儲(chǔ)以微教授、復(fù)旦大學(xué)附屬華山醫(yī)院駱?lè)品蒲芯繂T團(tuán)隊(duì)首次揭示Foxp3通過(guò)非轉(zhuǎn)錄依賴的線粒體動(dòng)態(tài)調(diào)控機(jī)制，重塑CAR-T細(xì)胞代謝表型，賦予其突破實(shí)體瘤微環(huán)境限制的生存優(yōu)勢(shì)，提升CAR-T細(xì)胞實(shí)體瘤治療的持久性和有效性。這項(xiàng)研究為實(shí)體瘤免疫治療提供了增效不增毒的創(chuàng)新解決方案。這項(xiàng)研究成果于05月05日發(fā)表在CellMetabolism雜志上。

圖片來(lái)源：（https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1550413125002189?via%3Dihub）

研究材料與技術(shù)方法
他們?cè)谘芯恐胁捎昧硕囗?xiàng)技術(shù)，包括RNAseq、ATACseq測(cè)序分析、LC-MS、Westernblotting、免疫熒光、LC-MS/MS等分析，同時(shí)還通過(guò)多種分析測(cè)定了線粒體的代謝水平。在這項(xiàng)研究中，研究人員利用免疫系統(tǒng)人源化小鼠（huHSC-C-NKG-ProF小鼠，由賽業(yè)生物提供），驗(yàn)證CAR-T細(xì)胞抗腫瘤功能，進(jìn)一步完善文章結(jié)論。

技術(shù)路線

體外分析Foxp3對(duì)CAR-T細(xì)胞代謝模式的影響
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Foxp3影響CAR-T細(xì)胞代謝的機(jī)制
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體外評(píng)估Foxp3代謝重編程CAR-T細(xì)胞的抗實(shí)體瘤治療療效
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體內(nèi)評(píng)估Foxp3代謝重編程CAR-T細(xì)胞的抗實(shí)體瘤治療療效

研究結(jié)果
1. CAR-T_Foxp3細(xì)胞獲得與CAR-T_Conv細(xì)胞不同的代謝特征，且其代謝特征由Foxp3與Drp1結(jié)合決定：
本研究首先探究了Foxp3過(guò)表達(dá)是否能夠改變CAR-T細(xì)胞的代謝。利用第三代CAR，研究者構(gòu)建了CAR-T_Foxp3細(xì)胞，并與CAR-T_Conv細(xì)胞進(jìn)行比較。結(jié)果顯示，CAR-T_Foxp3細(xì)胞在GPC3抗原刺激后表現(xiàn)出較低的ECAR和OCR，這表明其糖酵解和氧化磷酸化水平下調(diào)，而脂質(zhì)代謝水平上調(diào)。此外，CAR-T_Foxp3細(xì)胞的線粒體數(shù)量減少，線粒體膜電位降低，這表明其線粒體功能發(fā)生改變。以上結(jié)果表明，CAR-TFoxp3細(xì)胞的代謝特征與Treg細(xì)胞相似，而與CAR-TConv細(xì)胞不同。

此外，研究者發(fā)現(xiàn)Foxp3與Drp1存在相互作用，而與其他線粒體動(dòng)力學(xué)相關(guān)蛋白無(wú)相互作用。Foxp3可以進(jìn)入細(xì)胞質(zhì)并與Drp1共定位，并可以降低Drp1在絲氨酸616位點(diǎn)的磷酸化水平，從而抑制線粒體分裂，導(dǎo)致線粒體數(shù)量和線粒體膜電位降低，進(jìn)而導(dǎo)致氧化磷酸化水平下調(diào)。

2. CAR-T_Foxp3細(xì)胞不獲得Treg細(xì)胞的染色質(zhì)可及性和抑制功能，且Foxp3介導(dǎo)的代謝下調(diào)會(huì)耗竭相關(guān)抑制分子的表達(dá)：
由于Foxp3在Treg細(xì)胞發(fā)育和分化中起關(guān)鍵作用，研究者檢測(cè)了CAR-T_Foxp3細(xì)胞是否發(fā)生了染色質(zhì)景觀的改變，從而轉(zhuǎn)化為T(mén)reg細(xì)胞。通過(guò)ATAC-seq分析發(fā)現(xiàn)，Treg細(xì)胞的染色質(zhì)可及性低于CAR-T_Conv和CAR-T_Foxp3細(xì)胞。此外，CAR-T_Foxp3細(xì)胞不表達(dá)Treg細(xì)胞相關(guān)的抑制性細(xì)胞因子和標(biāo)記物，并且不具有抑制TConv細(xì)胞增殖的能力。以上結(jié)果表明，CAR-T_Foxp3細(xì)胞的染色質(zhì)景觀和抑制功能與Treg細(xì)胞存在根本性差異。

此外，研究者還進(jìn)一步探究了Foxp3介導(dǎo)的代謝是否有助于CAR-T_Foxp3細(xì)胞的激活和功能。結(jié)果顯示，CAR-T_Foxp3細(xì)胞在GPC3抗原刺激后表達(dá)較低的耗竭相關(guān)抑制分子（PD-1、TIM-3和LAG-3），并且具有更強(qiáng)的殺傷能力。此外，F(xiàn)oxp3介導(dǎo)的代謝下調(diào)了CAR-T_Foxp3細(xì)胞中耗竭相關(guān)抑制分子的表達(dá)，而不會(huì)影響其殺傷能力。

3. CAR-T_Foxp3細(xì)胞在人源化C-NKG模型中獲得強(qiáng)大抗腫瘤活性且無(wú)免疫抑制：
為了評(píng)估CAR-T_Foxp3細(xì)胞在免疫健全模型中的抗腫瘤效果以及對(duì)其他免疫細(xì)胞的影響，研究人員構(gòu)建了人免疫系統(tǒng)重建（人源化）的Cg-Prkdc^scidIl2rg^em1Smoc（C-NKG）小鼠模型（由賽業(yè)生物提供）。在該模型中，CAR-T_Foxp3細(xì)胞能夠有效抑制腫瘤生長(zhǎng)，部分小鼠實(shí)現(xiàn)完全緩解。對(duì)腫瘤浸潤(rùn)的CAR-T細(xì)胞和其他免疫細(xì)胞進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)，CAR-T_Foxp3細(xì)胞的耗竭相關(guān)抑制分子水平較低，且腫瘤浸潤(rùn)的CD4⁺T細(xì)胞數(shù)量較多。同時(shí)，在該模型中，CAR-T_Foxp3細(xì)胞治療組的脾臟重量和重要器官與CAR-T_Conv細(xì)胞治療組相比，沒(méi)有顯著差異，且外周血中細(xì)胞因子的分泌情況表明，CAR-T_Foxp3細(xì)胞治療組的細(xì)胞因子風(fēng)暴現(xiàn)象有所減輕。這說(shuō)明CAR-T_Foxp3細(xì)胞在人源化C-NKG模型中不僅具有強(qiáng)大的抗腫瘤活性，而且不會(huì)引起免疫抑制，安全性較高。

總結(jié)
CAR-T細(xì)胞在TME中容易發(fā)生耗竭，這是CAR-T細(xì)胞治療面臨的主要障礙之一。而Tregs能夠在實(shí)體腫瘤中生存、增殖并促進(jìn)腫瘤進(jìn)展，其代謝優(yōu)勢(shì)起到了重要作用。本研究表明，在CAR-T細(xì)胞中過(guò)表達(dá)Foxp3是一種有效的代謝干預(yù)策略，它通過(guò)與Drp1的相互作用重編程CAR-T細(xì)胞的代謝，避免了腫瘤浸潤(rùn)C(jī)AR-T細(xì)胞的耗竭，增強(qiáng)了其細(xì)胞毒性和長(zhǎng)期免疫監(jiān)視功能。總體而言，本研究強(qiáng)調(diào)了Foxp3重編程代謝在提高CAR-T細(xì)胞抗腫瘤療效方面的潛在應(yīng)用前景，為臨床免疫治療提供了新的思路。然而，CAR-TFoxp3細(xì)胞在臨床試驗(yàn)中的療效和持久性仍需進(jìn)一步研究。

參考文獻(xiàn)：
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