谷氨酰胺通过mTOR-SREBP2-HMGCS1轴代谢重编程增强CAR-T细胞抗卵巢癌功能

本研究针对CAR-T细胞在实体瘤（特别是卵巢癌）中疗效受限的难题，通过代谢组学分析发现谷氨酰胺（Gln）可显著增强MSLN-CAR-T细胞功能。研究人员揭示了Gln通过激活mTOR-SREBP2通路促进HMGCS1表达，进而改善细胞膜稳定性与免疫突触形成，为实体瘤免疫治疗提供了新型代谢干预策略。

　　

卵巢癌作为致死率最高的妇科恶性肿瘤，其复杂的肿瘤微环境（TME）和代谢特征严重限制了现有治疗手段的效果。尽管靶向间皮素（MSLN）的嵌合抗原受体T细胞（CAR-T）疗法在血液肿瘤中成效显著，但在实体瘤应用中仍面临细胞耗竭、浸润不足等挑战。南京师范大学生命科学学院江苏省分子医学重点实验室的研究团队发现，临床应答患者的血液中谷氨酰胺水平显著升高，由此展开了一项揭示代谢调控机制的研究。

研究团队通过非靶向代谢组学分析4例接受MSLN-CAR-T治疗的卵巢癌患者血液样本，锁定谷氨酰胺为关键代谢物。体外实验采用5 mM谷氨酰胺预处理CAR-T细胞，发现其增殖能力提升1.8倍，细胞因子（IFN-γ、TNF-α）分泌增加2.3倍，并显著增强了对OVCAR3、CAOV3等卵巢癌细胞系的杀伤效率。机制研究表明，谷氨酰胺通过激活mTOR-SREBP2信号通路上调羟甲基戊二酰辅酶A合酶1（HMGCS1）表达，促进胆固醇合成途径，从而稳定细胞膜结构并优化免疫突触形成。动物实验证实，经谷氨酰胺预处理的CAR-T细胞在荷瘤小鼠模型中展现出更持久的肿瘤浸润能力和记忆表型维持，使生存期延长40%。该成果发表于《Journal of Translational Medicine》，为克服实体瘤免疫治疗障碍提供了代谢干预新靶点。

关键技术方法包括：1）从化疗耐药卵巢癌患者获取血液样本进行代谢组学筛查；2）构建MSLN特异性CAR-T细胞并进行体外功能验证；3）采用Seahorse能量代谢分析仪检测氧消耗率（OCR）和细胞外酸化率（ECAR）；4）通过CRISPR-Cas9敲除HMGCS1基因验证通路必要性；5）建立人源化卵巢癌小鼠模型评估体内疗效。

研究结果部分：

1. 谷氨酰胺增强CAR-T细胞抗肿瘤活性
   代谢组学显示应答者血液谷氨酰胺水平升高2.1倍（p<0.01）。体外实验证实5 mM谷氨酰胺预处理使CAR-T细胞对OVCAR3的杀伤效率提升65%（p<0.001），3D肿瘤球体模型显示穿透深度增加3.2倍。

2. 代谢与功能表型调控
   谷氨酰胺处理组ATP产量提高1.5倍，NAD⁺/NADH比率上升40%，中央记忆T细胞（T_CM）比例从15%增至32%。PD-1⁺TIM-3⁺耗竭标志物降低58%（p<0.01）。

3. mTOR-SREBP2-HMGCS1轴机制验证
   qPCR显示HMGCS1表达量上调4.3倍（p<0.001），Western blot证实蛋白水平同步增加。使用雷帕霉素抑制mTOR后，HMGCS1表达回落至基线水平。敲除HMGCS1完全消除谷氨酰胺的增效作用。

4. 体内疗效验证
   在NSG小鼠模型中，谷氨酰胺组肿瘤体积较对照组缩小72%（p<0.001），外周血CAR-T细胞数量维持时间延长3周，记忆表型占比持续高于25%。

该研究首次阐明谷氨酰胺通过mTOR-SREBP2-HMGCS1轴重塑CAR-T细胞代谢程序的分子机制，其重要意义在于：1）发现HMGCS1作为连接代谢与免疫功能的关键节点；2）提出5 mM谷氨酰胺预处理的标准方案；3）为联合靶向代谢检查点的临床转化奠定基础。研究涉及的代谢调控策略可拓展至其他实体瘤，并为开发"代谢增强型"CAR-T产品提供理论依据。