《Cell Insight》：From Failure to Fate: Pressure-Driven Exhaustion in Solid-Tumor CAR T-Cell Therapy
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嵌合抗原受体（CAR）T细胞疗法在血液恶性肿瘤中取得了显著且持久的缓解，但在实体瘤中的疗效仍然有限且常为短暂性。在本综述中，研究人员提出相互作用的肿瘤屏障将持续参与的CAR T细胞导向功能失常和耗竭状态。缺陷性运输、抗原异质性、不完全肿瘤清除、代谢剥夺、基质排
嵌合抗原受体（CAR）T细胞疗法在血液恶性肿瘤中取得了显著且持久的缓解，但在实体瘤中的疗效仍然有限且常为短暂性。在本综述中，研究人员提出相互作用的肿瘤屏障将持续参与的CAR T细胞导向功能失常和耗竭状态。缺陷性运输、抗原异质性、不完全肿瘤清除、代谢剥夺、基质排斥、免疫抑制性细胞网络、抑制性细胞因子、慢性CAR信号传导以及制造印迹应激共同塑造了CAR T细胞的刺激历史和功能轨迹。机制上，这些压力汇聚于核因子活化T细胞（NFAT）-激活蛋白1（AP-1）失衡、胸腺细胞选择高迁移率群盒蛋白TOX/TOX2和孤儿核受体NR4A家族激活、线粒体功能障碍以及耗竭相关的表观遗传重塑。这一过程在保留自我更新和检查点响应增殖潜能的TCF1阳性祖细胞耗竭型T细胞（Tpex）与再生能力有限的终末耗竭T细胞（terminal Tex）之间形成了一个临床相关的连续体。基于此失败-压力-命运模型，研究人员提出了一个机制指导的治疗框架，将主导失败机制和残余CAR T细胞可塑性与潜在干预优先级相关联。该方法有助于将联合策略匹配至主导肿瘤压力和CAR T细胞状态，包括基质重塑、代谢工程、细胞因子武装、检查点调节、表观遗传干预和再制造。总体而言，本综述为设计能够在实体瘤中实现持久控制的下一代CAR T细胞疗法提供了基于命运的理论框架。
一、研究背景与问题
嵌合抗原受体（CAR）T细胞疗法通过基因工程改造T细胞介导强效持久的抗肿瘤反应，已在血液恶性肿瘤中取得显著临床成功，例如靶向CD19的CAR T细胞在复发或难治性B细胞急性淋巴细胞白血病和弥漫大B细胞淋巴瘤中诱导高缓解率，而BCMA靶向CAR T细胞在多发性骨髓瘤中实现深度持久应答。然而，实体瘤中CAR T细胞疗法的临床疗效有限且异质性大。尽管在胶质母细胞瘤和神经母细胞瘤中观察到客观缓解，但持久缓解仅限于少数患者。2026年6月，中国国家药监局（NMPA）批准satricabtagene autoleucel用于CLDN18.2阳性、HER2阴性的晚期胃/胃食管交界处腺癌，这是全球首个获批用于实体瘤的CAR T细胞疗法。尽管如此，原发性耐药、不完全肿瘤根除、有限持久性和复发仍是主要挑战。
实体瘤中CAR T细胞疗法的有限疗效反映了肿瘤内在因素和微环境屏障的复杂相互作用。物理限制如异常血管化和致密细胞外基质（ECM）限制T细胞浸润；代谢应激源包括缺氧、营养剥夺和酸中毒损害细胞适应性；同时，免疫抑制成分如调节性T细胞（Treg）、髓系来源抑制细胞（MDSC）、肿瘤相关巨噬细胞（TAM）和抑制性细胞因子进一步削弱CAR T细胞活性。抗原异质性促进免疫逃逸，正常组织中低水平抗原表达引发安全性担忧。这些外部压力与CAR内在因素（包括受体设计、紧张性信号传导和分化状态）相互作用，共同决定治疗结局。重要的是，CAR T细胞功能下降并非统一反映耗竭，可能源于多种功能失常状态。因此，区分这些状态对于解读CAR T细胞失败和考虑潜在挽救策略至关重要。
二、研究内容与结论
研究人员提出实体瘤CAR T细胞失败应被理解为三种临床失败路径——不足的运输和渗透限制空间覆盖、异质性识别和抗原逃逸阻止完全肿瘤清除、残留疾病在代谢、免疫和机械性不利微环境中维持CAR持续参与——如何通过上游压力转化为下游CAR T细胞耗竭命运。研究发现，制造过程和受体设计定义了预输注易感性阈值；输注后肿瘤源性压力包括代谢限制、免疫抑制信号和基质机械约束共同塑造持续CAR信号传导的解读环境。机制上，这些压力汇聚于NFAT-AP-1信号逻辑失衡、NR4A和TOX/TOX2转录网络的巩固强化、线粒体功能障碍以及进行性表观遗传限制，最终形成从TCF1阳性祖细胞样耗竭型T细胞（Tpex-like）到终末耗竭T细胞（terminal Tex）的命运连续体。研究人员据此提出一个机制指导的治疗框架，将主导失败机制和残余CAR T细胞可塑性与潜在干预优先级相匹配。
三、关键技术方法
研究人员采用多层次的实验和分析技术。在临床前研究中，利用基因工程小鼠模型和人类CAR T细胞体外系统，通过基因敲除（如NR4A家族、TOX/TOX2、DNMT3A）、过表达（如c-Jun、FOXO1、GLUT1）和条件性调控系统（如可调控CAR系统）验证分子机制。临床数据来源于多项已发表的I/II期试验（如NCT02541370、NCT01935843、NCT05168423等），涉及胃癌、胶质母细胞瘤、胰腺癌等多种实体瘤。分析方法包括单细胞RNA测序、转座酶可及染色质测序（ATAC-seq）、DNA甲基化分析、流式细胞术和多色免疫组化。此外，研究引用了来自中国和美国多个中心的前瞻性临床试验队列数据。
四、研究结果
1. 临床活性明显，但持久控制仍有限
临床数据显示，satri-cel在CLDN18.2阳性胃癌中将中位无进展生存期从1.77个月延长至3.25个月，确认客观缓解率从4%提升至22%。GD2-CART01在神经母细胞瘤中诱导17/27例患者缓解，包括9例完全缓解，CAR T细胞可检测长达30个月。然而，胶质母细胞瘤中CARv3-TEAM-E细胞虽诱导快速影像学消退，但多数患者反应短暂；双特异性EGFR806/IL-13Rα2 CAR T细胞介导肿瘤缩小，但确认客观缓解率仅8%，中位无进展生存期仅1.9个月。
2. 临床失败路径与压力状态塑造CAR T细胞参与
研究人员识别出三种关键失败路径：不足暴露（趋化因子不匹配、血管化异常、致密ECM限制渗透）、不完全识别与清除（抗原异质性、抗原丢失、CAR设计决定的抗原密度阈值差异）、以及敌对条件下持续参与（制造印迹建立易感性阈值、持续性失调的CAR信号传导、代谢与抑制性共压力、基质与机械压力）。不同肿瘤类型面临的主导障碍各异：胶质母细胞瘤以抗原异质性和局部免疫抑制为主，胰腺导管腺癌以基质排除和运输障碍为主，神经母细胞瘤则受髓系抑制影响。
3. 压力转化为耗竭命运的机制
研究人员揭示了从信号逻辑失衡到表观遗传限制的多层次转化过程。首先，持续CAR信号导致NFAT-AP-1信号逻辑失衡：慢性刺激改变AP-1组成和功能输出，减少与NFAT的生产性合作，产生偏向NFAT的转录解码。其次，NR4A和TOX/TOX2转录网络巩固功能失常输出：NR4A缺失将CAR T细胞转向效应相关转录和染色质状态，改善实体瘤模型中肿瘤消退；TOX/TOX2与NR4A协同施加耗竭程序；NR4A消融还增强线粒体氧化磷酸化，保留较少分化特征。第三，表观遗传限制逐渐收窄可恢复状态范围：DNMT3A缺失在持续抗原刺激下保留干细胞样表观遗传程序；可调控CAR系统显示中断信号可恢复部分功能并伴随广泛转录和表观遗传重塑，但耗竭相关染色质疤痕和受损回忆反应可能遗留。
4. 命运连续体：从可塑性干细胞样状态到命运受限的功能失常
持续刺激的CAR T细胞沿命运连续体进展，从保留自我更新和产生更多分化后代能力的Tpex样CAR T细胞，到增殖和再生潜力有限的终末Tex样CAR T细胞。FOXO1被鉴定为持久CAR T细胞特性的主要调节因子，其过表达保留记忆潜力、代谢适应性和慢性刺激下的功能。AP-1调节促进瘤内PD-1+TCF1+干细胞样CAR T细胞储库的建立，恢复PD-1阻断响应性。BACH2依赖性编程也调节CAR T细胞谱系状态。表面抑制性受体单独无法确定功能失常CAR T细胞是否可恢复，更需考虑祖细胞/记忆程序、线粒体储备和表观遗传可塑性是否保留。
五、总结与讨论
研究人员提出了一个翻译评估框架，区分临床可及的评估（产品适应性和体内动力学）、翻译可行的评估（肿瘤暴露、抗原地理和局部压力）以及研究性剖析（解决命运和残余可塑性）。在临床层面，产品评估可定义CAR表达、细胞组成和分化状态作为起始适应性基线；输注后纵向测量CAR T细胞丰度提供扩增和持久性的直接读数。在翻译层面，肿瘤组织分析揭示运输、抗原可用性和局部抵抗机制；肿瘤免疫背景可通过常规和多标免疫组化评估。在研究层面，单细胞转录组学、多组学和表观遗传学方法提供更高分辨率，但仍属研究性工具。研究人员强调，当前尚无经过验证的生物标志物面板能在实体瘤中区分可逆功能失常与命运受限耗竭，可用检测在可及性和生物学分辨率上差异显著。
研究结论指出，实体瘤CAR T细胞疗法面临的核心挑战在于，相互作用的肿瘤屏障将持续参与的CAR T细胞推向功能失常和耗竭状态。通过整合制造印迹、受体设计、肿瘤源性压力和下游分子机制，研究人员建立了失败-压力-命运模型，并提出机制指导的治疗框架，将主导失败机制和残余CAR T细胞可塑性与潜在干预优先级关联，包括基质重塑、代谢工程、细胞因子武装、检查点调节、表观遗传干预和再制造。这一基于命运的理论框架为设计能够在实体瘤中实现持久控制的下一代CAR T细胞疗法提供了系统性指导。
