靶向氨基酸匮乏微环境：CAR-T 细胞疗法治疗实体瘤的新突破

嵌合抗原受体 T 细胞（CAR-T）疗法在实体瘤治疗中效果不佳，存在脱靶毒性和 T 细胞功能受限等问题。研究人员针对这些问题，开展基于利用氨基酸匮乏激活的 GCN2-ATF4 轴调控 CAR-T 细胞的研究，结果提升了 CAR-T 细胞安全性和效力，研究成果发表在《Cellular & Molecular Immunology》杂志上,为实体瘤治疗带来新策略。

　　

在肿瘤治疗领域，嵌合抗原受体 T 细胞（CAR-T）疗法是一颗备受瞩目的新星，它在血液系统恶性肿瘤的治疗中取得了显著成效，为众多患者带来了新的希望。然而，当这一疗法应用于实体瘤治疗时，却遭遇了重重困境。实体瘤的肿瘤微环境极为复杂，其中氨基酸匮乏、缺氧等因素导致 CAR-T 细胞功能受限，同时还存在着严重的 “脱靶” 毒性问题，使得 CAR-T 细胞在实体瘤治疗中的效果大打折扣，患者的治疗收益远不如预期 。

为了攻克这些难题，来自法国的研究人员开启了一场意义非凡的探索之旅。他们深入研究，致力于寻找一种创新策略，以提升 CAR-T 细胞在实体瘤治疗中的安全性和效力。最终，他们取得了令人振奋的成果，相关研究成果发表在《Cellular & Molecular Immunology》杂志上。这一成果为实体瘤的治疗开辟了新的道路，有望给广大患者带来更好的治疗选择。

在研究过程中，研究人员主要运用了以下关键技术方法：首先，通过对公开的单细胞 RNA 测序（scRNA-seq）数据进行深入挖掘，对比健康人和黑色素瘤患者的 T 细胞基因表达差异；其次，构建体外模型，模拟肿瘤微环境中的氨基酸匮乏和缺氧条件，研究 T 细胞的免疫表型和功能变化；此外，利用慢病毒载体构建 CAR 表达系统，并通过小鼠实验验证其在体内的治疗效果 。

下面来详细了解一下研究的主要结果：

• 氨基酸匮乏诱导 T 细胞中的 ATF4 通路：研究人员利用体外模型，模拟肿瘤微环境中常见的氨基酸（AA）缺乏和严重缺氧情况，对激活的 CD3⁺ T 细胞进行研究。结果发现，氨基酸匮乏会改变 T 细胞表面与分化、激活和耗竭相关的标记物表达，同时重塑其功能表型，使其更接近肿瘤浸润 T 细胞的特征。进一步研究表明，氨基酸缺乏比缺氧更能有效地增加 ATF4 水平，并且上调了一系列 ATF4 靶基因的表达 。

• ATF4 通路在黑色素瘤浸润 T 细胞中被激活：研究人员分析了公开的单细胞 RNA 测序数据，对比了黑色素瘤肿瘤浸润淋巴细胞（TILs）和健康人血液中 T 细胞的基因表达。结果显示，与健康血液 T 细胞相比，黑色素瘤 TILs 中与 ATF4、ATF6 和 XBP1 通路相关的基因显著富集，同时 T 细胞耗竭、内质网（ER）应激和 ATF4 信号得分更高。免疫荧光成像也证实了肿瘤内浸润的 CD3⁺ T 细胞表达 ATF4 蛋白 。

• 2xAARE-YB 诱导系统有效控制 CAR 表达：研究人员构建了基于 2xAARE-YB 的诱导系统，该系统利用肿瘤微环境中氨基酸匮乏的特点，通过 ATF4 依赖的方式调控 CAR 表达。体外实验表明，该系统能在氨基酸匮乏条件下高效诱导 CAR 表达，且在正常条件下无意外表达。体内实验显示，与组成型表达的 EF1a-CAR-T 细胞相比，2xAARE-YB-CAR-T 细胞在肿瘤外几乎检测不到 CAR 表达，而在肿瘤内则能有效诱导 CAR 表达，达到与 EF1a-CAR-T 细胞相当的水平 。

• 控制 CAR 表达增强 T 细胞适应性：在 CAR-T 细胞的制备过程中，持续的 CAR 表达和信号传导会导致 T 细胞耗竭，降低其适应性和效力。研究发现，通过 2xAARE-YB 系统调控 CAR 表达，在体外培养时可减少 T 细胞的耗竭，增加干细胞样记忆 T 细胞的比例。在体内实验中，2xAARE-YB-CAR-T 细胞在血液、脾脏和肺中的数量更多，且具有更明显的干细胞样记忆表型，耗竭程度更低 。

• T 细胞中 c-Jun 和 CAR 表达的共调节增强效力：研究人员设计了一种慢病毒载体，使 2xAARE-YB 启动子同时调控 CAR 和 c-Jun 转录因子的表达。实验结果表明，在氨基酸限制条件下，该系统能有效上调 c-Jun 表达，并且共表达 c-Jun 和 CAR 的 T 细胞对肿瘤细胞的杀伤效率更高，同时略微降低了耗竭标记物 PD-1 的表达 。

• 2xAARE-YB 调控的 CAR 表达促进 T 细胞细胞毒性并限制耗竭：在 3D 球体模型中，研究人员发现，在氨基酸缺乏条件下，2xAARE-YB-CAR-Jun T 细胞和 2xAARE-YB-CAR T 细胞能有效减小肿瘤球体的大小，且 2xAARE-YB-CAR-Jun T 细胞的细胞毒性显著增加。此外，这些细胞形成的簇与 EF1a-CAR-T 细胞不同，具有更明显的干细胞样记忆表型，耗竭程度更低 。

• ATF4 依赖的 2xAARE-YB-CAR-T 细胞有效控制肿瘤生长：在携带 CD19⁺ EST-109 肿瘤的 NXG 小鼠模型中，研究人员对比了 mock、2xAARE-YB-CAR-Jun 和 EF1a-CAR-T 细胞的治疗效果。结果显示，2xAARE-YB-CAR-Jun-T 细胞显著抑制了肿瘤生长，其效力可能归因于肿瘤内浸润的活化 CAR-T 细胞数量增加，以及血液中干细胞样记忆 CD3⁺ T 细胞数量的增加 。

综合上述研究结果，研究人员成功验证了利用肿瘤微环境中氨基酸匮乏激活的 GCN2-ATF4 轴调控 CAR 表达的策略。这一策略不仅能将 CAR 表达限制在肿瘤部位，有效减少 “脱靶” 毒性，还能增强 CAR-T 细胞的适应性和抗肿瘤效力。然而，研究也指出，该策略仍存在一些需要进一步探索的地方，比如不同实体瘤中氨基酸组合的差异对系统的影响，以及长期稳定性、安全性和疗效的评估等。尽管如此，这一研究成果为实体瘤的 CAR-T 细胞治疗提供了新的思路和方向，有望推动该领域的进一步发展，为未来更有效的个性化癌症治疗奠定坚实基础。