研究背景

CAR-T细胞疗法在血液肿瘤上有良好的临床治疗效果，但对实体瘤的疗效有限，其主要原因之一是T细胞耗竭。T细胞耗竭是由于其长期暴露于抗原或慢性炎症，逐渐失去对肿瘤细胞的杀伤能力，多种抑制性受体表达增高，表观遗传和转录组重塑，代谢方式改变，增殖分化能力下降。

已有多项研究表明多种转录因子参与调控T细胞耗竭，如TOX、NR4A、c-Jun、BATF等。对于BATF在T细胞耗竭中的作用尚有争议。碱性亮氨酸拉链ATF样转录因子（BATF）影响T细胞发育和功能，控制各种T辅助细胞分化，影响CD8+T细胞的早期激活。有研究发现PD-1通过上调BATF的表达而导致T细胞耗竭，也有研究表明CAR-T细胞敲除BATF，使得IL-2和IFNγ表达提高，但是也有研究发现BATF的缺失会降低IFNγ的表达和细胞增殖。因此，BATF在CAR-T细胞中的作用及其潜在机制仍有待阐明。

(资料图)

研究结果

01：构建CAR-T细胞耗竭模型

研究团队选择在多种实体瘤中高度表达而在正常组织中低表达的间皮素（MSLN）作为CAR-T的靶点。构建的CAR（M28Z）由抗MSLN的单抗单链scFv、CD28共刺激域和CD3 zeta胞内域组成，并选择MSLN⁺癌症细胞系NCI-H226和OVCAR3作为靶细胞。

为了更好的研究T细胞耗竭过程和机制，研究团队通过降低CAR-T细胞与肿瘤细胞的比例（E:T）并延长共培养，在体外获得具有典型耗竭特征的人原代CAR-T细胞耗竭模型。该模型展示了耗竭T细胞的主要功能和分子特征，通过控制抗原刺激时间和E:T比率，可以产生具有不同耗竭水平的CAR-T细胞。研究结果发现，耗竭相关因子（PDCD1、HAVCR2、CTLA4和TIGIT）在CAR-T耗竭模型中表达高，而激活相关因子（IFNG、IL2、TNFRSF9和GZMB）表达低。

CAR-T细胞耗竭模型及相关基因表达结果

02：敲除BATF降低CAR-T细胞耗竭

成功建立T细胞耗竭模型后，研究团队对30个候选基因进行筛选，发现敲除BATF和IRF4，肿瘤裂解最高，因此选择BATF和IRF4作为抵抗CAR-T细胞耗竭的潜在靶点。经过多轮肿瘤攻击后，敲除BATF的CAR-T细胞在加强肿瘤裂解方面优于IRF4，且T细胞耗竭降低。

30个候选基因对肿瘤细胞裂解的结果

03：敲除BATF增强CAR-T细胞抗肿瘤活性

在小鼠肿瘤模型中，敲除BATF的CAR-T耗竭细胞具有更好的肿瘤浸润和消除效果。在注射35天后，5个肿瘤中有4个完全消除，而注射未敲除BATF的CAR-T细胞或敲除IRF4的细胞肿瘤生长仅下降未消除。结果表明，敲除BATF的CAR-T耗竭细胞在体内具有优异且持久的抗肿瘤能力。

研究团队还构建不同类型的CAR-T细胞，在耗竭诱导条件下（低E:T比和多轮肿瘤激发）进行实验，结果表明敲除BATF提高了CAR-T细胞的肿瘤消除能力，而过度表达BATF则降低了肿瘤消除能力。在敲除或过表达BATF的OT-1细胞中同样证实BATF对T细胞耗竭的影响。

BATF对不同CAR-T和OT-1细胞影响结果

04：BATF与CAR-T细胞耗竭的分子机制

进一步分析发现BATF在不同的CAR-T细胞耗竭情况下发挥的作用是不同的，随着耗竭程度的加深（效靶比的降低或者肿瘤刺激轮次的增加），BATF对CAR-T细胞功能的影响越来越显著。同时研究团队发现BATF直接结合和上调一系列与细胞增殖有关的基因，因此，在非耗竭的实验条件下，BATF的过表达可以促进T细胞增殖，因此在整体上增强了其功能。但是在引发T细胞严重耗竭的实验条件下，BATF促进耗竭的功能就起了主导作用。因此，本研究的数据很好的说明了为什么前期的研究会得出关于BATF功能相反的结论。

同时BATF靶向和调控效应T细胞及记忆T细胞相关基因的表达。因此，敲除BATF在提高CAR-T细胞抵抗耗竭能力的同时使得CAR-T细胞产生更多的中央记忆细胞亚群，进而提高了CAR-T细胞治疗实体瘤的效果。

敲除BATF促进CAR-T细胞中央记忆细胞亚群生成

研究结论

本研究表明BATF特异性的结合在T细胞耗竭、增殖及亚型分化相关的基因上，并调控其表达，具有多方面的功能。研究团队通过建立的人原代CAR-T细胞体外耗竭模型对BATF的基因功能和机制进行研究。结果发现敲除BATF可以提高CAR-T细胞的抗耗竭能力及形成中央记忆细胞的能力，从而产生持久有效的抗肿瘤效果。BATF缺失的CAR-T细胞在未来的临床应用中具有持久性和有效性的优势。

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