Science子刊：卞修武团队发现增强CAR-T细胞抗肿瘤效果的基因修饰策略

CAR-T 细胞疗法在白血病和淋巴瘤等血液系统恶性肿瘤的治疗中取得了显著成效，这促使人们对其在各种实体瘤中的应用展开研究。在这些肿瘤中，胶质母细胞瘤（GBM）因其侵袭性强以及缺乏有效的治疗手段而成为特别棘手的治疗目标。

尽管早期的临床试验显示出希望，但结局往往未能达到预期，这主要是由于长期抗原暴露导致的 T 细胞耗竭所致。T 细胞耗竭表现为增殖能力下降、效应功能受损、细胞因子生成减少以及多种抑制性受体的上调。关键在于，这种耗竭状态并不能完全通过免疫检查点阻断（ICB）疗法得到逆转，部分原因在于实体瘤中的免疫抑制性肿瘤微环境。

肿瘤浸润淋巴细胞（TIL）的单细胞 RNA 测序（scRNA-seq）技术的最新进展，为 T 细胞耗竭的分子机制提供了宝贵见解。DNMT3A、SOX4 和 PRDM1 等基因已被确定为限制 T 细胞抗肿瘤活性的关键调控因子，分别敲除每个基因，能够增强 CAR-T 细胞的抗耗竭能力。这提示了我们，对这些耗竭相关的基因进行遗传修饰，可能是克服肿瘤微环境限制、提高 CAR-T 细胞治疗效果的有效策略。

近日，南方医科大学/陆军军医大学第一附属医院卞修武院士团队、陆军军医大学第一附属医院刘新东教授作为通讯作者（南方医科大学博士生殷培迪为第一作者）在 Science 子刊 Science Advances 上发表了题为：Enhanced FOS expression improves tumor clearance and resists exhaustion in NR4A3-deficient CAR T cells under chronic antigen exposure 的研究论文。

该研究发现，敲低 NR4A3 可增强 CAR-T 细胞抗恶性胶质瘤的能力，但该能力会因持续抗原暴露诱导的 T 细胞耗竭而减弱，在此基础上增强 FOS 表达，能够逆转上述 T 细胞功能耗竭，从而维持 CAR-T 细胞清除肿瘤能力，增强疗效。这一发现为 CAR-T 细胞的临床治疗优化提供了的新思路和新策略。

CAR-T 细胞在肿瘤微环境中的功能障碍，即 T 细胞耗竭，是其治疗实体瘤疗效不佳的主要障碍。

通过对胶质瘤患者肿瘤浸润性 T 细胞进行单细胞 RNA 测序分析，研究团队发现，NR4A 家族基因与 T 细胞耗竭密切相关，并且与功能失调基因 HAVCR2 和 TIGIT 共同表达。

基于这一发现，研究团队在 CAR-T 细胞中分别敲除了 NR4A1、NR4A2 和 NR4A3，结果显示，敲低 NR4A3 的 CAR-T 细胞对肿瘤表现出更强的细胞毒性活性，从而在体内提高了肿瘤清除率，并延长了生存期。 

然而，随着肿瘤负荷的持续增加，敲低 NR4A3 带来的 CAR-T 细胞抗耗竭表型逐渐减弱，这种减弱与 NR4A3 敲低后慢性抗原暴露所诱导的 FOS 补偿性下调相关。 

因此，研究团队进一步构建了过表达 FOS 并敲低 NR4A3 的 CAR-T 细胞，结果显示，这种双重修饰能够将 CAR-T 细胞表型和转录谱从耗竭状态转向增强的效应功能状态，从而显著增强了 CAR-T 细胞抗肿瘤效果。这些发现为临床上改进 CAR-T 细胞疗法，提高其对实体瘤的治疗效果提供了一种有前景的新策略。 

FOS 过表达和 NR4A3 敲低，增强体内 CAR-T 细胞的抗肿瘤活性

总的来说，这项研究突显了 NR4A3 在抗原暴露早期阶段对人类 T 细胞细胞毒性、记忆形成以及抗耗竭能力的调控中所发挥的关键作用。此外，该研究还提出了一种针对 CAR-T 细胞的联合基因修饰策略——NR4A3 敲低和 FOS 过表达，通过保护 CAR-T 细胞免于耗竭，实现对实体瘤的持久清除。