CXCR4 S338X变异体表达增强抗CD19 CAR-T细胞的抗白血病疗效

《Cancer Science》：Expression of the CXCR4 S338X Variant Improves Anti-Leukemia Efficacy of Anti-CD19 CAR-T Cells

本研究发现，在抗CD19嵌合抗原受体T（CAR-T）细胞中过表达功能获得性CXCR4 S338X变异体，能显著提升其CXCR4表面表达，并增强其向骨髓（BM）——这一微小残留病（MRD）关键庇护所的归巢和驻留能力。与过表达野生型CXCR4（CXCR4WT）的CAR-T细胞相比，CAR19/CXCR4S338X-T细胞在接触CXCR4配体CXCL12或CAR特异性抗原后，能更有效地抵抗CXCR4下调，并表现出更强的ERK1/2和AKT信号通路活化、效应分子（如TNF-α、IFN-γ、颗粒酶B）转录上调、抗凋亡通路激活以及记忆T细胞（如CD45RA+CCR7+群体）富集。在B细胞急性淋巴细胞白血病（B-ALL）小鼠模型中，该策略显著改善了CAR-T细胞的持久性和抗白血病效果，为克服CAR-T细胞治疗后复发提供了新思路。

　　

CXCR4 S338X变异体表达增强抗CD19 CAR-T细胞的抗白血病疗效

摘要

嵌合抗原受体T（CAR-T）细胞疗法在治疗血液系统恶性肿瘤方面取得了显著成功，然而，抗原阳性复发仍然是B细胞急性淋巴细胞白血病（B-ALL）患者获得持续缓解的主要障碍。为了增强抗CD19 CAR（CAR19）-T细胞的疗效，研究人员通过过表达CXCR4来改善CAR-T细胞向骨髓（BM）——这一微小残留病（MRD）关键庇护所的归巢能力。研究团队构建了过表达野生型CXCR4（CAR19/CXCR4^WT-T）或功能获得性CXCR4 S338X突变体（CAR19/CXCR4^S338X-T）的CAR19-T细胞。研究发现，与对照CAR19-T细胞相比，CAR19/CXCR4^S338X-T细胞在体外和体内均表现出更强的CXCR4表面表达，且在接触CXCL12后，其ERK1/2和AKT信号通路活化、效应功能、抗凋亡通路激活以及记忆T细胞分化均显著增强，从而在B-ALL小鼠模型中展现出更优的抗白血病效果。

1 引言

尽管CAR-T细胞疗法对B-ALL具有显著疗效，但治疗后复发仍是临床面临的重大挑战。骨髓作为白血病细胞庇护所和MRD的主要场所，其微环境中的CXCL12/CXCR4轴在介导免疫细胞归巢和白血病细胞驻留中发挥关键作用。然而，激活的CAR-T细胞表面CXCR4表达水平较低，限制了其向骨髓的迁移和驻留。CXCR4 S338X是一种首次在WHIM综合征和Waldenstrom巨球蛋白血症患者中发现的功能获得性变异体，其羧基末端缺失15个氨基酸，导致其对CXCL12诱导的CXCR4下调产生抵抗，并能增强下游信号传导。本研究旨在探讨过表达CXCR4 S338X能否更有效地增强CAR19-T细胞的骨髓归巢能力和抗白血病疗效。

2 材料与方法

研究使用慢病毒载体构建了表达CAR19、CAR19/CXCR4^WT或CAR19/CXCR4^S338X的T细胞。通过体外实验评估CXCR4表达、信号通路活化、细胞因子产生及细胞毒性；通过免疫缺陷NSG小鼠构建的B-ALL细胞系衍生模型（CDX）和患者来源异种移植模型（PDX）评估CAR-T细胞的体内分布、持久性及抗白血病效果。

3 结果

3.1 CXCR4^S338X比CXCR4^WT更有效地增强CAR19-T细胞的CXCR4表达和骨髓归巢

研究发现，CAR19-T细胞在激活或输注至小鼠体内后，其表面CXCR4表达显著下调。而过表达CXCR4^WT或CXCR4^S338X均能提升CXCR4表达，但CXCR4^S338X的效果更显著，且在体内能更有效地促进CAR-T细胞向骨髓迁移和驻留。

3.2 抗原刺激后CXCR4^S338X比CXCR4^WT更能维持表面CXCR4表达

抗原刺激（如与CD19⁺细胞共培养）可通过溶酶体途径导致CXCR4下调。CXCR4^S338X由于其C端尾部缺失，对该下调作用更具抵抗力，能在抗原刺激后维持更高的表面表达水平。

3.3 CXCL12刺激后CAR19/CXCR4^S338X-T细胞表现出更优的CXCR4表达和功能

CXCL12刺激会引发CXCR4内化和降解。CAR19/CXCR4^S338X-T细胞能抵抗此种下调，并表现出更强的ERK1/2和AKT磷酸化，以及TNF-α、IFN-γ、颗粒酶B（GZMB）、ICAM1、CDK6等基因转录上调，提示其效应功能、迁移和存活能力增强。

3.4 CXCR4^S338X过表达显著促进记忆T细胞分化并提升CAR19-T细胞的抗白血病疗效

在B-ALL小鼠模型中，CAR19/CXCR4^S338X-T细胞在骨髓中驻留更多，且其中央记忆T细胞（T_CM）和干细胞样记忆T细胞（T_SCM）比例更高，与更快的白血病清除速度和更长的生存期相关。

4 讨论

本研究证实，过表达CXCR4 S338X变异体可通过抵抗激活诱导和配体诱导的CXCR4下调，增强CAR-T细胞的骨髓归巢、存活及效应功能。其分子机制可能与CXCR4 S338X变异体缺陷的C端尾部导致其内化和溶酶体降解减少，从而维持更持久和更强的G蛋白及β-arrestin2依赖性信号传导有关。该策略为改善CAR-T细胞在庇护组织中的疗效和持久性提供了新的思路。

作者贡献等部分（略）