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CAR-T细胞代谢重编程新策略：FOXP3赋予长效抗肿瘤效能的机制研究

一、作者与发表信息
本研究由复旦大学基础医学院免疫学系的Congyi Niu、Huan Wei、Xuanxuan Pan等共同完成，通讯作者为Yiwei Chu和Feifei Luo。研究成果于2025年6月3日发表于Cell Metabolism（Volume 37, Issue 1–16），标题为《FOXP3 Confers Long-Term Efficacy of Chimeric Antigen Receptor-T Cells via Metabolic Reprogramming》，开放获取链接为https://doi.org/10.1016/j.cmet.2025.04.008。

二、学术背景
科学领域：本研究属于肿瘤免疫治疗领域，聚焦嵌合抗原受体T细胞（CAR-T）疗法的代谢调控机制。
研究动机：尽管CAR-T在血液肿瘤中疗效显著，但在实体瘤中易因肿瘤微环境（TME，tumor microenvironment）的代谢抑制（如缺氧、营养匮乏）导致T细胞耗竭（exhaustion）和功能丧失。调节性T细胞（Tregs）因其独特的代谢适应性（如低糖酵解、高脂代谢）能在TME中存活，但其免疫抑制特性限制了直接应用。
研究目标：通过将Tregs的关键转录因子FOXP3引入CAR-T细胞（CAR-T_FOXP3），重塑其代谢特征，同时避免免疫抑制功能，从而增强CAR-T在实体瘤中的持久性和抗肿瘤效果。

三、研究流程与方法
1. CAR-T_FOXP3细胞构建与代谢表征
- 对象：健康供体来源的T细胞，分为常规CAR-T（CAR-T_conv）和FOXP3共表达的CAR-T（CAR-T_FOXP3）。
- 方法：
- 使用第三代GPC3-CAR载体（含CD28和4-1BB共刺激域）与FOXP3共转导。
- 通过代谢通量分析（LC-MS）检测糖酵解（ECAR）和氧化磷酸化（OCR），发现CAR-T_FOXP3的糖酵解和氧化磷酸化均下调，脂代谢上调（图1b-1j）。
- 脂质组学显示CAR-T_FOXP3细胞内脂滴（lipid droplets）显著增加（图1h-1i）。

1. 机制解析：FOXP3与线粒体动力蛋白DRP1的互作

   • 关键发现：
     
     • 双分子荧光互补（BiFC）和免疫共沉淀（GST pull-down）证实FOXP3与DRP1直接结合（图2a-2d）。
       
     • FOXP3通过其340-390氨基酸片段结合DRP1的600-620区域，抑制DRP1 Ser616磷酸化（图2m），从而减少线粒体分裂（fission），导致线粒体融合（fusion）和功能下调（图2g-2i）。
       
     • 删除FOXP3的340-390片段（CAR-T_{FOXP3 (340–390)}）可逆转上述代谢表型（图2j-2l）。
       

2. 功能验证：抗肿瘤效能与安全性

   • 体外实验：
     
     • CAR-T_FOXP3细胞杀伤能力与CAR-T_conv相当，但耗竭标志物（PD-1、TIM-3、LAG-3）表达降低（图4e-4f）。
       
     • ATAC-seq分析显示CAR-T_FOXP3的染色质开放区域与Tregs显著不同，且不表达免疫抑制因子（如IL-10、TGF-β）（图3a-3f）。
       
   • 体内实验：
     
     • 在肝癌Huh7异种移植模型中，CAR-T_FOXP3显著抑制肿瘤生长，且浸润T细胞的耗竭标志物减少（图5b-5g）。
       
     • 人源化NSG小鼠模型证实CAR-T_FOXP3不引起免疫抑制或细胞因子风暴（图7d-7g）。
       

3. 数据整合与分析

   • 多组学整合：RNA-seq和代谢组学揭示CAR-T_FOXP3的基因表达谱与代谢通路（如脂代谢、线粒体功能）显著相关（图5j-5l）。
     
   • 算法工具：使用AlphaFold预测FOXP3-DRP1互作结构，Schrödinger软件进行分子对接模拟（图S2d-S2f）。
     

四、主要结果
1. 代谢重编程：FOXP3通过结合DRP1抑制线粒体分裂，降低糖酵解和氧化磷酸化，促进脂代谢（图1-2）。
2. 抗肿瘤优势：CAR-T_FOXP3在TME中持久存活，耗竭减少，且不获得Tregs的免疫抑制功能（图3-5）。
3. 机制特异性：FOXP3的340-390片段是代谢调控的关键，删除后抗肿瘤效能减弱（图6g-6i）。

五、结论与价值
1. 科学意义：首次揭示FOXP3通过非转录调控途径（直接结合DRP1）重编程T细胞代谢，为CAR-T设计提供新靶点。
2. 应用价值：CAR-T_FOXP3兼具代谢适应性和安全性，有望突破实体瘤治疗瓶颈。
3. 临床转化：研究团队已申请专利，计划推进临床试验验证长期疗效。

六、研究亮点
1. 创新性发现：FOXP3的胞质功能（非核转录调控）及其与DRP1的互作机制。
2. 方法学创新：整合代谢组学、ATAC-seq和活细胞成像等多模态技术。
3. 转化潜力：首次将Tregs代谢优势安全移植至CAR-T细胞。

七、其他价值
- 局限性：FOXP3抑制DRP1 Ser616磷酸化的精确机制需进一步解析。
- 扩展方向：探索其他代谢调控因子（如mTORC2）与FOXP3的协同作用。

（报告总字数：约1800字）