SATB1调控增强CAR-T细胞抗肝癌疗效的新策略

《Cell Death & Disease》：Enhanced anti-liver tumor efficacy of chimeric antigen receptor-T cells via SATB1 modulation

本研究针对CAR-T细胞在实体瘤治疗中因T细胞耗竭而疗效受限的难题，探讨了通过调控基因组组织者SATB1来增强CAR-T细胞抗肝癌效果的策略。研究发现，SATB1过表达不仅能降低PD-1、CTLA-4等抑制性受体表达，还能促进中央记忆表型分化，显著提升CAR-T细胞的体外杀伤能力和体内肿瘤清除效果。该研究为克服实体瘤免疫治疗瓶颈提供了新的表观遗传学干预思路。

　　

在癌症治疗领域，嵌合抗原受体T细胞（CAR-T）疗法无疑是一颗耀眼的明星，尤其在血液肿瘤治疗中取得了突破性进展。然而，当这种明星疗法遭遇实体瘤时，却如同拳击手陷入了棉花堆——肿瘤微环境（TME）中持续的抗原刺激和免疫抑制因素导致T细胞迅速进入"耗竭"状态，功能大幅衰减。这种耗竭状态表现为抑制性受体（如PD-1、CTLA-4等）的上调、细胞因子分泌减少以及增殖能力下降，成为CAR-T细胞治疗实体瘤的主要障碍。

肝细胞癌（HCC）作为全球常见的恶性肿瘤之一，其治疗尤其具有挑战性。虽然针对Glypican-3（GPC3）的CAR-T细胞疗法已进入临床试验阶段，但疗效仍然有限。面对这一困境，研究人员将目光投向了表观遗传调控机制，希望能够找到破解T细胞耗竭的钥匙。

在这项发表于《Cell Death & Disease》的研究中，张林、程晨曦等研究人员发现了一个关键的表观遗传调控因子——特殊AT富集序列结合蛋白1（SATB1）。这种基因组组织者在胸腺细胞发育和T细胞分化中扮演着重要角色，但它在CAR-T细胞耗竭过程中的作用尚不明确。

研究人员首先通过分析多个公共数据库发现，无论是在黑色素瘤模型、LCMV病毒感染模型，还是肝细胞癌患者的肿瘤浸润T细胞中，SATB1的表达在耗竭T细胞中均显著下调。这一发现提示SATB1的下调可能是T细胞耗竭的一个共同特征。

为了深入探究SATB1在CAR-T细胞中的作用，研究团队构建了靶向GPC3的第二代CAR-T细胞。GPC3是一种在70%肝细胞癌患者中高表达，而在正常成人组织中几乎不表达的膜结合蛋白，使其成为理想的治疗靶点。实验证实，这些CAR-T细胞能够特异性识别并杀伤GPC3阳性的肝癌细胞系，在动物模型中也显示出一定的抗肿瘤效果，但部分肿瘤无法完全消退，表明治疗效果仍有提升空间。

进一步分析发现，肿瘤浸润的CAR-T细胞中SATB1表达显著降低，同时PD-1等耗竭标志物表达升高，且这些细胞的细胞因子分泌能力和杀伤功能都明显减弱。这一发现促使研究人员思考：如果人为提高SATB1的表达，能否逆转CAR-T细胞的耗竭状态？

研究人员通过慢病毒载体将SATB1基因导入CAR-T细胞，成功构建了SATB1过表达的CAR-T细胞（SATB1-CAR-T）。令人振奋的是，这些经过改造的细胞在体外实验中表现出显著增强的功能：它们分泌更多的白细胞介素-2（IL-2）和干扰素-γ（IFN-γ），对肝癌细胞的杀伤能力也明显提升。

更深入的研究揭示了SATB1调控CAR-T细胞的多重机制。一方面，SATB1过表达促进了中央记忆T细胞（T_CM）亚群的形成，这些细胞具有更强的增殖潜力和持久性；另一方面，SATB1能够抵抗转化生长因子-β（TGF-β）诱导的免疫抑制，维持T细胞的活性。在反复与肿瘤细胞共培养的耗竭模型中，SATB1-CAR-T细胞表现出更低的抑制性受体表达，证实了其抗耗竭能力。

动物实验的结果更加令人鼓舞。在肝细胞癌移植瘤模型中，接受SATB1-CAR-T细胞治疗的小鼠肿瘤生长明显受到抑制，生存期显著延长。流式细胞术分析显示，SATB1-CAR-T细胞在体内具有更好的持久性和肿瘤浸润能力，且保持较低的耗竭状态。

本研究主要采用了以下关键技术方法：通过慢病毒载体系统进行CAR和SATB1基因的共转导，利用流式细胞术分析细胞表型和功能，采用酶联免疫吸附试验（ELISA）检测细胞因子分泌，建立细胞系来源的异种移植（CDX）模型进行体内疗效评估，并使用生物发光成像技术监测肿瘤生长。研究中使用的人原代T细胞来源于北京大学协和医院生物样本库。

研究结果

SATB1在肿瘤浸润耗竭T细胞中下调

通过分析多个数据集，研究人员发现SATB1在耗竭T细胞中一致性下调。在B78ChOVA黑色素瘤模型中，肿瘤浸润的OT-1 T细胞在第4天和第14天均显示Satb1 mRNA表达下降。同样，在LCMV Arm5感染模型的慢性活化T细胞中，SATB1在耗竭群体中表达降低。临床样本分析进一步证实，肝细胞癌患者中PD-1高表达的肿瘤浸润CD8⁺T细胞SATB1水平显著降低。单细胞RNA测序数据也显示，SATB1在初始和记忆T细胞中高表达，而在耗竭亚群中明显减少。

GPC3靶向CAR-T细胞的抗肿瘤活性

研究人员成功构建了靶向GPC3的第二代CAR-T细胞，这些细胞能够特异性识别GPC3阳性的肝癌细胞系，在体外和体内均显示出抗肿瘤活性。在免疫缺陷NCG小鼠的异种移植模型中，CAR-T细胞治疗诱导了肿瘤消退并延长了生存期，但部分肿瘤无法完全消除，表明需要进一步提高治疗效果。

SATB1在肿瘤浸润CAR-T细胞中下调

在荷瘤小鼠模型中，肿瘤浸润的CAR-T细胞显示SATB1表达显著降低，同时PD-1表达升高。这些细胞的细胞因子分泌能力和细胞毒性功能也明显减弱，表明SATB1下调与CAR-T细胞耗竭相关。

SATB1增强CAR-T细胞体外功能

SATB1过表达的CAR-T细胞在体外表现出增强的细胞因子分泌和肿瘤细胞杀伤能力。与常规CAR-T细胞相比，SATB1-CAR-T细胞对抗原刺激的反应更强烈，对多种肝癌细胞系的杀伤效率更高。

SATB1调控CAR-T细胞的免疫表型

SATB1过表达促进了CAR-T细胞的增殖，减少了肿瘤诱导的凋亡，并增加了中央记忆T细胞（CD45RA^-CD62L⁺）比例。同时，CCR7表达也显著上调，这种表型改变有助于提高T细胞的归巢能力和持久性。

SATB1减轻TGF-β诱导的免疫抑制

在TGF-β刺激下，常规T细胞显示SATB1下调而PD-1上调，而SATB1过表达的T细胞能够抵抗这种调控，维持较高的SATB1和较低的PD-1表达水平，表明SATB1可对抗TGF-β驱动的T细胞功能抑制。

SATB1减轻CAR-T细胞体外耗竭

在反复肿瘤共培养的耗竭模型中，SATB1-CAR-T细胞显示多种抑制性受体（PD-1、CTLA-4、TIM-3和LAG-3）的表达上调程度较轻，证实SATB1过表达能够延缓CAR-T细胞的耗竭进程。

SATB1增强CAR-T细胞的体内免疫治疗效果

在肝细胞癌异种移植模型中，SATB1-CAR-T细胞治疗组显示出更好的肿瘤控制效果和更长的生存期。流式细胞术分析证实，SATB1-CAR-T细胞在体内具有更好的持久性和肿瘤浸润能力，且保持较低的耗竭标志物表达。

研究结论与意义

本研究系统阐述了SATB1在调控CAR-T细胞抗肿瘤功能中的多重作用。作为一种表观遗传调控因子，SATB1过表达不仅能够降低多种抑制性受体的表达，延缓T细胞耗竭进程，还能促进中央记忆T细胞亚群的形成，增强CAR-T细胞的持久性和功能。更重要的是，SATB1能够帮助CAR-T细胞抵抗肿瘤微环境中的免疫抑制因素，特别是TGF-β介导的抑制作用。

这些发现为克服CAR-T细胞在实体瘤治疗中的瓶颈提供了新的思路。与针对单一通路或分子的干预策略不同，SATB1调控能够同时影响多个与T细胞功能相关的生物学过程，实现"一石多鸟"的效果。这种多靶点干预策略可能比单一靶点干预更具优势，特别是在异质性强的实体瘤治疗中。

该研究的临床意义在于，SATB1可能成为一个新的工程化靶点，用于开发新一代抗耗竭CAR-T细胞产品。结合现有的CAR-T技术平台，SATB1过表达策略有望快速转化为临床实践，为肝细胞癌及其他实体瘤患者提供更有效的治疗选择。

当然，SATB1过表达可能带来的潜在风险，如代谢压力、自身免疫反应和细胞因子释放综合征（CRS）等，仍需在后续研究中仔细评估。通过可诱导表达系统或与其他治疗策略的联合应用，可能进一步优化SATB1调控的安全性。

总体而言，这项研究不仅揭示了SATB1在CAR-T细胞耗竭中的关键作用，也为改善实体瘤免疫治疗效果提供了新的表观遗传学视角，标志着CAR-T细胞疗法在实体瘤治疗领域又迈出了重要一步。