M-NSG重度免疫缺陷小鼠在揭示細(xì)胞代謝重編程機(jī)制中的應(yīng)用

2025年5月，復(fù)旦大學(xué)儲以微、駱菲菲共同通訊在Cell Metabolism（IF=27.7）在線發(fā)表題為“Foxp3 confers long-term efficacy of chimeric antigen receptor-T cells via metabolic reprogramming”的研究論文。該項工作系統(tǒng)性地闡明了Foxp3在CAR-T細(xì)胞代謝程序中的關(guān)鍵作用，為改善CAR-T在實體瘤治療中的療效瓶頸提供了新的解決策略。

南模生物為該研究提供了M-NSG重度免疫缺陷小鼠。
 

嵌合抗原受體T細(xì)胞（CAR-T）療法作為血液系統(tǒng)腫瘤領(lǐng)域的革命性突破，其臨床轉(zhuǎn)化在實體瘤治療領(lǐng)域仍面臨嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。究其機(jī)制，CAR-T細(xì)胞通過糖酵解和線粒體氧化磷酸化（OXPHOS）雙途徑供能的特性，使其在低葡萄糖、缺氧及高乳酸濃度的實體瘤微環(huán)境中易發(fā)生代謝適應(yīng)性障礙，最終形成能量耗竭與功能失活的惡性循環(huán)。

本研究構(gòu)建了新型CAR-T細(xì)胞（CAR-T_Foxp3），這種新型CAR-T細(xì)胞共表達(dá)了Treg核心轉(zhuǎn)錄因子Foxp3。與傳統(tǒng)CAR-T相比，CAR-T_Foxp3表現(xiàn)出糖酵解與OXPHOS活性降低，而脂代謝增強(qiáng)的顯著特征。分子機(jī)制研究揭示，F(xiàn)oxp3蛋白通過核-線粒體轉(zhuǎn)位機(jī)制發(fā)揮作用。其Forkhead結(jié)構(gòu)域（340-390氨基酸殘基）與線粒體分裂動力蛋白Drp1的GTPase結(jié)構(gòu)域（600-620氨基酸殘基）發(fā)生特異性相互作用。這種相互作用通過空間位阻效應(yīng)抑制了Drp1的Ser616位點磷酸化，進(jìn)而導(dǎo)致線粒體過度融合以及氧化磷酸化（OXPHOS）效率降低，同時增強(qiáng)了脂代謝活性。因此，CAR-T_Foxp3細(xì)胞表現(xiàn)出類似調(diào)節(jié)性T細(xì)胞（Treg）的代謝特征。然而，盡管CAR-T_Foxp3細(xì)胞具有類似Treg的代謝特征，但在Treg特征性免疫抑制基因位點的染色質(zhì)開放區(qū)域中，CAR-T_Foxp3細(xì)胞并未表現(xiàn)出顯著的富集現(xiàn)象，且Treg特異性轉(zhuǎn)錄因子的結(jié)合位點在CAR-T_Foxp3細(xì)胞的開放染色質(zhì)區(qū)域中也未被顯著識別。此外，CAR-T_Foxp3細(xì)胞不表達(dá)CTLA-4、IL-10、TGF-β等免疫抑制性分子，也不具備免疫抑制功能。
 

圖1. CAR-T_Foxp3細(xì)胞的代謝特征

體外功能實驗發(fā)現(xiàn)，CAR-T_Foxp3細(xì)胞展現(xiàn)出與CAR-T_Conv細(xì)胞等效的腫瘤特異性殺傷活性。但是，在應(yīng)對腫瘤抗原多次刺激時，CAR-T_Foxp3細(xì)胞相較于CAR-T_Conv細(xì)胞，展現(xiàn)出顯著的抗耗竭表征，表現(xiàn)為PD-1、LAG-3、TIM-3等耗竭分子表達(dá)降低，CD62L、BCL-6等干細(xì)胞樣記憶表型占比升高。進(jìn)一步在體內(nèi)移植瘤模型中發(fā)現(xiàn)（使用M-NSG重度免疫缺陷小鼠構(gòu)建），與CAR-T_Conv細(xì)胞相比，CAR-T_Foxp3細(xì)胞顯著抑制腫瘤生長，并有效抵抗二次母本腫瘤的攻擊。腫瘤浸潤C(jī)AR-T_Foxp3細(xì)胞也呈現(xiàn)更低的耗竭表征和更高的干細(xì)胞樣記憶表征。同樣，CAR-T_Foxp3細(xì)胞體內(nèi)的抗腫瘤有效性和持久性也依賴于Foxp3介導(dǎo)的代謝重塑。此外，在腫瘤-免疫雙人源小鼠模型中的研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)，CAR-T_Foxp3細(xì)胞仍可有效抑制腫瘤生長，實現(xiàn)了40%的完全緩解，而CAR-T_Conv細(xì)胞治療組小鼠腫瘤均未見完全緩解。
 

圖2. CAR-T_Foxp3作用模式圖

總的來說，本研究發(fā)現(xiàn)了一種基于代謝重編程的新策略，這種策略可以在保證治療效果的同時，增強(qiáng)CAR-T細(xì)胞在實體瘤微環(huán)境中的適應(yīng)性，從而提升CAR-T細(xì)胞治療實體瘤的持久性和有效性。
 

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