Cell Rep Med | 曹宇团队开发新型sCAR-T策略，增强实体瘤治疗效率并克服免疫逃逸|t细胞|免疫性疾病|实体瘤|曹宇(三国)|肿瘤细胞

CAR-T细胞治疗已在血液肿瘤中取得巨大成功，但在实体瘤治疗中仍面临诸多挑战，包括抗原异质性、抗原丢失、T细胞浸润不足以及肿瘤免疫微环境抑制等。其中，传统CAR-T通常依赖单一肿瘤抗原识别，而实体瘤细胞可通过降低或丢失靶抗原实现免疫逃逸，因此，如何实现多靶点协同识别并兼顾肿瘤微环境调控，成为CAR-T治疗实体瘤的重要研究方向。

近日，北京大学曹宇团队在 Cell Reports Medicine 在线发表题为 Design optimization of antibody-ligand motifs to enhance CAR-T redirection activity against solid tumors 的研究论文。研究团队创新性开发了一种基于抗体-天然配体（antibody-ligand）结构单元的可切换CAR-T（switchable CAR-T，sCAR-T）平台，将识别Her2的4D5 scFv与天然配体VEGF121融合构建为可溶性"switch"分子，由表达抗Myc通用CAR受体的T细胞识别，从而实现对Her2阳性肿瘤细胞和VEGFR1/2阳性肿瘤血管的双重靶向。

研究人员首先尝试将4D5 scFv和VEGF121直接串联构建传统双靶CAR-T，但发现不同排列方式均难以显著提升抗肿瘤活性。进一步分析认为，将VEGF121固定于T细胞膜表面会限制其天然二聚化构象及受体结合能力，同时影响抗体识别效率，从而削弱CAR-T功能。

针对这一问题，团队提出split-design设计理念，将抗原识别模块与CAR受体分离，构建可溶性的switch分子，并设计了三种不同排列方式（4D5-121-Myc、4D5-Myc-121和Myc-4D5-121）。研究发现，这些switch均能够保持VEGF121天然同源二聚体结构，同时维持对Her2、VEGFR1及VEGFR2的结合能力。其中，4D5-Myc-121表现最佳，可显著增强CAR-T与肿瘤细胞之间的免疫突触形成，诱导更强的PKC-θ聚集、钙流信号、细胞毒作用以及炎症因子释放。

进一步结合AlphaFold3结构预测，研究人员发现，4D5-Myc-121能够使CAR-T与Her2、VEGFR1/2之间保持约15 nm的最佳空间距离，有利于形成稳定、高效的免疫突触；而Myc标签位置改变则会影响空间构象，削弱T细胞活化能力。这表明，多靶点CAR-T的设计不仅取决于靶点组合，更依赖于抗原结合模块与CAR受体之间精细的空间几何优化。

研究团队随后进一步优化了通用CAR受体的铰链区。相比CD8α和CD28铰链，采用IgG4m铰链的通用CAR在4D5-Myc-121刺激下形成更稳定的免疫突触，表现出更快、更强的钙信号、更高的细胞杀伤能力和细胞因子释放水平。在连续多轮肿瘤刺激过程中，IgG4m铰链还能维持CAR-T持续扩增、更高比例的CD8⁺ T细胞及中央记忆表型，并降低PD-1表达和基础tonic signaling，有助于延缓功能衰竭。

与传统串联CAR-T相比，优化后的sCAR-T在体外能够持续维持更强的免疫突触形成、更高的钙流信号、更强的肿瘤裂解能力及炎症因子释放。尤其是在长期、多轮肿瘤刺激条件下，传统CAR-T逐渐出现功能衰竭，而sCAR-T仍保持持续稳定的抗肿瘤活性，说明split-design策略能够更好地保留天然配体功能并延长CAR-T持续作战能力。

在人卵巢癌异种移植模型中，优化后的sCAR-T实现了肿瘤完全清除且长期无复发，显著延长小鼠生存时间。相比传统CAR-T，其肿瘤组织内CAR-T浸润明显增加，CD8⁺ CAR-T比例及外周持续性均显著提高。值得注意的是，CD31染色显示，VEGF121介导的双靶向策略还能有效清除肿瘤异常血管，提示该平台可通过“抗肿瘤细胞+抗肿瘤血管”双重机制改善肿瘤微环境，促进T细胞浸润并抑制肿瘤生长。

针对实体瘤抗原异质性这一核心难题，研究人员进一步建立了Her2高、低表达混合肿瘤模型。结果显示，sCAR-T能够快速、彻底清除混合肿瘤，并在观察期内保持长期无复发；相比之下，传统CAR-T及不同单靶CAR-T联合治疗均更容易出现肿瘤复发，证明该策略能够有效克服实体瘤抗原异质性及免疫逃逸。

综上所述，本研究系统建立了一种基于抗体-天然配体结构单元的sCAR-T设计新策略。通过将抗原识别模块设计为可溶性switch，并进一步优化switch空间排列及CAR铰链结构，在保留天然配体生物学活性的基础上，实现了对肿瘤细胞和肿瘤血管的协同靶向。该平台不仅显著增强了CAR-T细胞的杀伤活性、浸润能力和持续性，还有效缓解肿瘤血管异常，并克服实体瘤抗原异质性导致的免疫逃逸，为下一代实体瘤CAR-T治疗提供了新的设计理念和技术路线。