综述：CAR T细胞的代谢重编程：癌症免疫治疗的新前沿

《Frontiers in Immunology》：Metabolic reprogramming of CAR T cells: a new frontier in cancer immunotherapy

CAR T细胞疗法因肿瘤微环境（TME）的免疫抑制和代谢 hostile特性在实体瘤中疗效受限。本文揭示代谢重编程与表观遗传调控协同优化T细胞分化，促进记忆亚群（如Tscm、Tcm）形成，增强细胞持久性和抗肿瘤活性。通过外源性代谢调控（如2DG抑制糖酵解、Rapamycin阻断mTOR通路）及营养优化（葡萄糖限制、谷氨酰胺剥夺），可重塑CAR T细胞代谢谱，改善其功能。此外，联合使用代谢抑制剂与IL-15/IL-21等细胞因子，或工程化CAR结构（如加入4-1BB共刺激域），进一步降低耗竭标记并增强疗效。研究为实体瘤CAR T治疗提供代谢工程新策略。

　　CAR T细胞疗法在过去十年中彻底改变了血液系统恶性肿瘤的治疗方式，其疗效在实体瘤中的应用却受到肿瘤微环境（TME）的免疫抑制和代谢不利因素的限制。肿瘤微环境的复杂性，包括其高度的免疫抑制性和代谢异质性，是导致CAR T细胞功能受损、耗竭和持久性差的主要原因。然而，随着对细胞代谢和表观遗传调控机制的深入研究，人们开始认识到代谢重编程在提升CAR T细胞疗效中的关键作用。这一研究领域揭示了一个重要的转变：免疫代谢与表观遗传调控之间存在复杂的相互作用，这种调控直接影响T细胞的分化和功能，使得在CAR T细胞制造过程中对代谢的调控成为优化其疗效的核心策略。

在CAR T细胞制造过程中，T细胞的分化状态与代谢途径密切相关。T细胞的分化轨迹涉及从静止状态（Tn）到效应细胞（Teff）和记忆细胞（Tcm、Tscm、Tem、Temra）的转变，而这一过程需要合适的代谢和表观遗传变化来支持。静止T细胞主要依赖于氧化磷酸化（OXPHOS）或脂肪酸氧化（FAO）来满足其较低的能量需求，而当T细胞被激活时，它们会迅速转向有氧糖酵解（Warburg效应），以支持快速增殖和效应功能。然而，这种高代谢状态往往会导致T细胞的快速分化和耗竭，限制了其在体内的持久性和抗肿瘤能力。因此，通过在体外制造过程中调控T细胞的代谢状态，可以引导其向更具持久性和抗耗竭能力的记忆表型（如Tscm和Tcm）分化，从而显著提升CAR T细胞的抗肿瘤活性。

研究显示，通过抑制糖酵解（如使用2-脱氧葡萄糖，2DG）或调控PI3K/AKT/mTOR通路，可以促进CAR T细胞向记忆表型转变。例如，使用PI3K抑制剂可以减少CD28介导的持续信号传导，从而避免T细胞过早分化和耗竭。此外，通过调节营养物质的供应，如限制葡萄糖、增加半乳糖或使用特定氨基酸（如L-精氨酸、天冬酰胺、谷氨酰胺），可以优化CAR T细胞的代谢特性，提高其在体内的持久性和抗肿瘤效果。这些策略不仅能够改善CAR T细胞的功能，还能通过表观遗传调控增强其记忆特性，从而提升治疗效果。

在CAR T细胞的制造过程中，调控代谢不仅是优化其功能的关键，也对T细胞的表观遗传调控产生深远影响。例如，DNA甲基化和组蛋白修饰是表观遗传调控的重要机制，而这些修饰与代谢酶/底物之间存在密切关联。研究发现，一些代谢调控剂（如IDH2抑制剂Enasidenib、ACAT1抑制剂Avasimibe）能够通过表观遗传重编程，促进记忆细胞的形成并增强抗耗竭能力。同时，某些代谢物（如α-酮戊二酸、S-2HG、乳酸、脂肪酸等）通过影响染色质可及性、转录因子活性和代谢途径，调控CAR T细胞的命运。这些发现为CAR T细胞的代谢重编程提供了新的思路，即通过调控代谢和表观遗传机制，可以显著改善其功能和持久性。

在T细胞的分化过程中，代谢调控不仅影响其功能状态，还决定了其在体内的存活和持久性。例如，Tscm细胞因其强大的自我更新能力和持久性，被认为在CAR T细胞疗法中具有重要价值。研究表明，通过调控代谢途径，如促进脂肪酸氧化和抑制糖酵解，可以提高Tscm细胞的比例，从而增强CAR T细胞的抗肿瘤效果。此外，某些代谢物（如2HG、S-2HG）通过影响DNA甲基化和组蛋白修饰，调控T细胞的分化轨迹，使其更倾向于记忆表型而非效应表型。

在CAR T细胞的制造过程中，选择合适的营养成分和代谢调控剂是提升其疗效的关键。例如，使用葡萄糖限制的培养基可以促进CAR T细胞向OXPHOS依赖的记忆表型分化，而使用半乳糖替代葡萄糖则能够进一步优化其代谢状态。此外，某些代谢物（如乳酸、短链脂肪酸、表型）也可以作为营养调控的手段，通过改变T细胞的代谢模式来增强其抗肿瘤活性。这些策略不仅能够提高CAR T细胞的持久性和功能，还能通过表观遗传调控改善其记忆特性，从而提升治疗效果。

为了进一步提升CAR T细胞的疗效，研究还关注了调控代谢物和营养成分的时机和剂量。例如，使用2DG抑制糖酵解时，其浓度和处理时间对CAR T细胞的分化和功能产生重要影响。低剂量2DG可以促进Tscm细胞的形成，而高剂量则可能导致其功能受损。因此，优化代谢调控剂的使用时机和剂量是提升CAR T细胞疗效的重要环节。此外，某些代谢调控剂（如雷帕霉素、二甲双胍、丁二酸）已被证明能够通过调控T细胞的代谢和表观遗传状态，提高其在体内的持久性和抗肿瘤能力。

在CAR T细胞制造过程中，营养成分的优化同样重要。例如，某些氨基酸（如L-精氨酸、天冬酰胺、谷氨酰胺）的调控能够显著改善T细胞的功能和持久性。研究发现，限制天冬酰胺和谷氨酰胺的摄入可以促进T细胞向记忆表型分化，同时增强其抗肿瘤活性。而补充L-精氨酸则能够通过调控代谢途径和表观遗传状态，提高T细胞的活性和持久性。这些发现表明，通过精确调控营养成分和代谢途径，可以显著提升CAR T细胞的疗效。

此外，研究还指出，某些代谢物（如S-2HG、2HG）在CAR T细胞制造过程中具有重要的调控作用。这些代谢物通过影响DNA甲基化和组蛋白修饰，调控T细胞的分化和功能。例如，S-2HG的积累可以抑制T细胞向效应表型分化，促进记忆表型的形成。同时，某些代谢调控剂（如Enasidenib、Avasimibe）能够通过表观遗传重编程，改善CAR T细胞的代谢状态，从而增强其抗肿瘤能力。

尽管这些代谢调控策略在实验室研究中显示出良好的前景，但将其转化为临床应用仍面临诸多挑战。例如，如何在临床生产过程中安全有效地整合这些代谢调控策略，如何评估其对CAR T细胞功能的影响，以及如何在不同患者和肿瘤微环境中优化代谢调控方案，都是亟待解决的问题。此外，还需要进一步研究这些代谢调控策略的机制，以确保其在临床中的有效性和安全性。

总体而言，CAR T细胞疗法的未来发展方向将更加注重代谢和表观遗传调控的整合。通过在制造过程中优化T细胞的代谢状态，不仅可以提升其抗肿瘤活性，还能增强其持久性和功能。这些策略的实施需要深入理解T细胞代谢和表观遗传调控的复杂网络，以及如何通过精准调控来实现最佳的治疗效果。随着研究的不断深入，CAR T细胞疗法有望在更多类型的癌症治疗中发挥重要作用，特别是针对实体瘤的治疗。