CellMetabolism（IF=27.7）：复旦大学附属华山医院骆菲菲研究员团队发现Foxp3通

嵌合抗原受体修饰T细胞（CAR-T）疗法已在血液系统肿瘤治疗中取得显著疗效，但其对实体瘤的临床应用仍面临重大挑战。CAR-T细胞依赖糖酵解和线粒体氧化磷酸化（OXPHOS）供能，极易受制于低糖、缺氧及乳酸蓄积的实体瘤微环境，陷入能量枯竭-功能耗竭的恶性循环。而调节性T细胞（Treg）因其独特的脂代谢优势可在实体瘤微环境中长期存活并发挥效应，为破解CAR-T细胞实体瘤治疗困局提供关键启示。

近日，复旦大学生物医学研究院/基础医学院储以微教授、复旦大学附属华山医院骆菲菲研究员团队首次揭示Foxp3通过非转录依赖的线粒体动态调控机制，重塑CAR-T细胞代谢表型，赋予其突破实体瘤微环境限制的生存优势，提升CAR-T细胞实体瘤治疗的持久性和有效性。这项研究为实体瘤免疫治疗提供了增效不增毒的创新解决方案。这项研究成果于05月05日发表在CellMetabolism杂志上。

图片来源：（https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1550413125002189?via%3Dihub）

研究材料与技术方法

他们在研究中采用了多项技术，包括RNAseq、ATACseq测序分析、LC-MS、Westernblotting、免疫荧光、LC-MS/MS等分析，同时还通过多种分析测定了线粒体的代谢水平。在这项研究中，研究人员利用免疫系统人源化小鼠（huHSC-C-NKG-ProF小鼠，由赛业生物提供），验证CAR-T细胞抗肿瘤功能，进一步完善文章结论。

技术路线

体外分析Foxp3对CAR-T细胞代谢模式的影响

Foxp3影响CAR-T细胞代谢的机制

体外评估Foxp3代谢重编程CAR-T细胞的抗实体瘤治疗疗效

体内评估Foxp3代谢重编程CAR-T细胞的抗实体瘤治疗疗效

研究结果

1. CAR-T_Foxp3细胞获得与CAR-T_Conv细胞不同的代谢特征，且其代谢特征由Foxp3与Drp1结合决定：

本研究首先探究了Foxp3过表达是否能够改变CAR-T细胞的代谢。利用第三代CAR，研究者构建了CAR-T_Foxp3细胞，并与CAR-T_Conv细胞进行比较。结果显示，CAR-T_Foxp3细胞在GPC3抗原刺激后表现出较低的ECAR和OCR，这表明其糖酵解和氧化磷酸化水平下调，而脂质代谢水平上调。此外，CAR-T_Foxp3细胞的线粒体数量减少，线粒体膜电位降低，这表明其线粒体功能发生改变。以上结果表明，CAR-TFoxp3细胞的代谢特征与Treg细胞相似，而与CAR-TConv细胞不同。

此外，研究者发现Foxp3与Drp1存在相互作用，而与其他线粒体动力学相关蛋白无相互作用。Foxp3可以进入细胞质并与Drp1共定位，并可以降低Drp1在丝氨酸616位点的磷酸化水平，从而抑制线粒体分裂，导致线粒体数量和线粒体膜电位降低，进而导致氧化磷酸化水平下调。

2. CAR-T_Foxp3细胞不获得Treg细胞的染色质可及性和抑制功能，且Foxp3介导的代谢下调会耗竭相关抑制分子的表达：

由于Foxp3在Treg细胞发育和分化中起关键作用，研究者检测了CAR-T_Foxp3细胞是否发生了染色质景观的改变，从而转化为Treg细胞。通过ATAC-seq分析发现，Treg细胞的染色质可及性低于CAR-T_Conv和CAR-T_Foxp3细胞。此外，CAR-T_Foxp3细胞不表达Treg细胞相关的抑制性细胞因子和标记物，并且不具有抑制TConv细胞增殖的能力。以上结果表明，CAR-T_Foxp3细胞的染色质景观和抑制功能与Treg细胞存在根本性差异。

此外，研究者还进一步探究了Foxp3介导的代谢是否有助于CAR-T_Foxp3细胞的激活和功能。结果显示，CAR-T_Foxp3细胞在GPC3抗原刺激后表达较低的耗竭相关抑制分子（PD-1、TIM-3和LAG-3），并且具有更强的杀伤能力。此外，Foxp3介导的代谢下调了CAR-T_Foxp3细胞中耗竭相关抑制分子的表达，而不会影响其杀伤能力。

3. CAR-T_Foxp3细胞在人源化C-NKG模型中获得强大抗肿瘤活性且无免疫抑制：

为了评估CAR-T_Foxp3细胞在免疫健全模型中的抗肿瘤效果以及对其他免疫细胞的影响，研究人员构建了人免疫系统重建（人源化）的Cg-Prkdc^scidIl2rg^em1Smoc（C-NKG）小鼠模型（由赛业生物提供）。在该模型中，CAR-T_Foxp3细胞能够有效抑制肿瘤生长，部分小鼠实现完全缓解。对肿瘤浸润的CAR-T细胞和其他免疫细胞进行分析发现，CAR-T_Foxp3细胞的耗竭相关抑制分子水平较低，且肿瘤浸润的CD4⁺T细胞数量较多。同时，在该模型中，CAR-T_Foxp3细胞治疗组的脾脏重量和重要器官与CAR-T_Conv细胞治疗组相比，没有显著差异，且外周血中细胞因子的分泌情况表明，CAR-T_Foxp3细胞治疗组的细胞因子风暴现象有所减轻。这说明CAR-T_Foxp3细胞在人源化C-NKG模型中不仅具有强大的抗肿瘤活性，而且不会引起免疫抑制，安全性较高。

总结

CAR-T细胞在TME中容易发生耗竭，这是CAR-T细胞治疗面临的主要障碍之一。而Tregs能够在实体肿瘤中生存、增殖并促进肿瘤进展，其代谢优势起到了重要作用。本研究表明，在CAR-T细胞中过表达Foxp3是一种有效的代谢干预策略，它通过与Drp1的相互作用重编程CAR-T细胞的代谢，避免了肿瘤浸润CAR-T细胞的耗竭，增强了其细胞毒性和长期免疫监视功能。总体而言，本研究强调了Foxp3重编程代谢在提高CAR-T细胞抗肿瘤疗效方面的潜在应用前景，为临床免疫治疗提供了新的思路。然而，CAR-TFoxp3细胞在临床试验中的疗效和持久性仍需进一步研究。

参考文献：[1]Congyi Niu, Huan Wei, Xuanxuan Pan, Yuedi Wang, Huan Song, Congwen Li, Jingbo Qie, Jiawen Qian, Shaocong Mo, Wanwei Zheng, Kameina Zhuma, Zixin Lv, Yiyuan Gao, Dan Zhang, Hui Yang, Ronghua Liu, Luman Wang, Wenwei Tu, Jie Liu, Yiwei Chu, Feifei Luo,Foxp3 confers long-term efficacy of chimeric antigen receptor-T cells via metabolic reprogramming, Cell Metabolism, Volume 37, Issue 6,2025, Pages 1426-1441.e7,ISSN 1550-4131, https://doi.org/10.1016/j.cmet.2025.04.008.