澳大利亞墨爾本大學(xué)Chan等和美國斯坦福大學(xué)醫(yī)學(xué)院Doan等，靠背在頂級期刊《自然》雜志上發(fā)表了兩篇重磅研究成果，同時將FOXO1蛋白鎖定為調(diào)節(jié)CAR-T細(xì)胞持久性的總開關(guān)。只要讓CAR-T細(xì)胞過表達FOXO1蛋白，就會讓CAR-T細(xì)胞具有類似干細(xì)胞特征，并讓CAR-T細(xì)胞具備持久抗腫瘤活力。（Nature. 2024年4月10日在線版）

尋找讓CAR-T細(xì)胞更持久的方法，是CAR-T細(xì)胞治療領(lǐng)域的焦點問題。目前主要的研究方向有兩個：一個是從接受CAR-T細(xì)胞治療后獲得持久緩解的患者入手，研究這些患者體內(nèi)CAR-T細(xì)胞的特征，后續(xù)在這些研究的基礎(chǔ)上改進CAR-T細(xì)胞治療；另一種就是直接從影響T細(xì)胞持久性的因子入手，尋找突破口。這兩項研究均采用了第二種方法。

澳大利亞研究團隊在前期研究中發(fā)現(xiàn)，在培養(yǎng)CAR-T細(xì)胞時，若加入IL-15的話，可讓CAR-T細(xì)胞有更強的持久性。這一次研究者發(fā)現(xiàn)，IL-15處理的CAR-T細(xì)胞表現(xiàn)出記憶T細(xì)胞表型，并在乳腺癌小鼠模型中表現(xiàn)出更強的持久性。于是，研究者想知道IL-15對CAR-T細(xì)胞究竟產(chǎn)生了什么影響。

在分析IL-15處理的CAR-T細(xì)胞多組學(xué)數(shù)據(jù)之后，研究者發(fā)現(xiàn)Foxo1基因特征強烈富集。在CAR-T細(xì)胞中過表達FOXO1蛋白，可讓CAR-T細(xì)胞具備干細(xì)胞表型，進而提升CAR-T細(xì)胞對多種實體瘤小鼠模型的控制能力。

與IL-15調(diào)節(jié)的其他轉(zhuǎn)錄因子——TCF1（干細(xì)胞特征標(biāo)志物）的過表達相比，F(xiàn)OXO1蛋白的過表達能在更大程度上保持CAR-T細(xì)胞的“干性”和持久性。

美國研究團隊于2021年發(fā)表在《科學(xué)》雜志上的一篇研究表明，通過瞬時抑制CAR信號，讓耗竭的CAR-T細(xì)胞休息，可促進記憶樣表型的形成，并增加記憶轉(zhuǎn)錄因子TCF1和FOXO1調(diào)節(jié)的染色質(zhì)可及性。研究者猜測TCF1和FOXO1這兩個轉(zhuǎn)錄因子可能就是介導(dǎo)CAR-T細(xì)胞持久性的關(guān)鍵。

實際上，已有研究發(fā)現(xiàn)，TCF1的表達水平與患者對CAR-T細(xì)胞、腫瘤浸潤淋巴細(xì)胞（TIL）或免疫檢查點抑制劑療法的反應(yīng)廣泛相關(guān)。而FOXO1直接調(diào)控TCF1等典型免疫記憶相關(guān)蛋白的表達，并促進小鼠記憶T細(xì)胞的形成；甚至藥理抑制FOXO1的負(fù)調(diào)控因子AKT，可使人CAR-T細(xì)胞和TIL產(chǎn)生早期記憶表型。

以上研究成果意味著，研究者的猜想可能是正確的。接下來就要驗證TCF1和FOXO1，究竟誰是人CAR-T細(xì)胞記憶編程和抗腫瘤功能所必需的。

研究團隊的第一個實驗是，分別過表達TCF1和FOXO1，看看二者如何影響CAR-T細(xì)胞。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，只有FOXO1過表達才會導(dǎo)致記憶相關(guān)的細(xì)胞表面標(biāo)志物和轉(zhuǎn)錄因子表達增加。

值得注意的是，在慢性刺激的條件下，F(xiàn)OXO1過表達誘導(dǎo)的是記憶相關(guān)基因表達程序，而TCF1過表達則會促進耗竭前體T細(xì)胞樣程序。如此看來，F(xiàn)OXO1才是要尋找的目標(biāo)。

讓CAR-T細(xì)胞過表達FOXO1蛋白之后，CAR-T細(xì)胞對抗白血病和實體瘤的能力都增強，且腫瘤再挑戰(zhàn)的時候，過表達FOXO1的CAR-T細(xì)胞數(shù)量會顯著增加。出人意料的是，“干性”標(biāo)志物TCF1竟然不是必需的，敲除TCF1的編碼基因，不影響FOXO1過表達給CAR-T細(xì)胞帶來的好處。

隨后，研究者用CRISPR-Cas9基因編輯技術(shù)敲除CAR-T細(xì)胞的FOXO1的編碼基因，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，CAR-T細(xì)胞的擴增水平下降、CD8陽性率下降、記憶相關(guān)標(biāo)志物減少，以及耗竭相關(guān)標(biāo)志物增加。

此外，F(xiàn)OXO1編碼基因被敲除的CAR-T細(xì)胞，或者FOXO1抑制劑處理的CAR-T細(xì)胞，在面對腫瘤的時候，均表現(xiàn)出殺傷力減弱和/或細(xì)胞因子分泌減少的現(xiàn)象；且FOXO1編碼基因被敲除的CAR-T細(xì)胞控制腫瘤的能力顯著減弱，腫瘤小鼠模型的存活率大幅降低。

這兩項研究表明，過表達與免疫記憶相關(guān)的轉(zhuǎn)錄因子可以重編程CAR-T細(xì)胞，使其持久存在，并保持抗腫瘤活性。值得一提的是，這也是學(xué)界首次發(fā)現(xiàn)，內(nèi)源性FOXO1蛋白是免疫記憶相關(guān)基因表達和維持工程化人T細(xì)胞最佳抗腫瘤功能所必需的。

澳大利亞研究團隊正在跟臨床專家溝通，預(yù)計近兩年內(nèi)在臨床上測試FOXO1過表達的CAR-T細(xì)胞。希望這兩項研究成果能幫助CAR-T細(xì)胞開疆拓土，早日拿下實體瘤。

（編譯 張嘉佳）