Cell Rep Med?| 曹宇團隊開發新型sCAR-T策略，增強實體瘤治療效率并克服免疫逃逸

CAR-T細胞治療已在血液腫瘤中取得巨大成功，但在實體瘤治療中仍面臨諸多挑戰，包括抗原異質性、抗原丟失、T細胞浸潤不足以及腫瘤免疫微環境抑制等。其中，傳統CAR-T通常依賴單一腫瘤抗原識別，而實體瘤細胞可通過降低或丟失靶抗原實現免疫逃逸，因此，如何實現多靶點協同識別并兼顧腫瘤微環境調控，成為CAR-T治療實體瘤的重要研究方向。

近日，北京大學曹宇團隊在 Cell Reports Medicine 在線發表題為 Design optimization of antibody-ligand motifs to enhance CAR-T redirection activity against solid tumors 的研究論文。研究團隊創新性開發了一種基于抗體-天然配體（antibody-ligand）結構單元的可切換CAR-T（switchable CAR-T，sCAR-T）平臺，將識別Her2的4D5 scFv與天然配體VEGF121融合構建為可溶性"switch"分子，由表達抗Myc通用CAR受體的T細胞識別，從而實現對Her2陽性腫瘤細胞和VEGFR1/2陽性腫瘤血管的雙重靶向。

研究人員首先嘗試將4D5 scFv和VEGF121直接串聯構建傳統雙靶CAR-T，但發現不同排列方式均難以顯著提升抗腫瘤活性。進一步分析認為，將VEGF121固定于T細胞膜表面會限制其天然二聚化構象及受體結合能力，同時影響抗體識別效率，從而削弱CAR-T功能。

針對這一問題，團隊提出split-design設計理念，將抗原識別模塊與CAR受體分離，構建可溶性的switch分子，并設計了三種不同排列方式（4D5-121-Myc、4D5-Myc-121和Myc-4D5-121）。研究發現，這些switch均能夠保持VEGF121天然同源二聚體結構，同時維持對Her2、VEGFR1及VEGFR2的結合能力。其中，4D5-Myc-121表現最佳，可顯著增強CAR-T與腫瘤細胞之間的免疫突觸形成，誘導更強的PKC-θ聚集、鈣流信號、細胞毒作用以及炎癥因子釋放。

進一步結合AlphaFold3結構預測，研究人員發現，4D5-Myc-121能夠使CAR-T與Her2、VEGFR1/2之間保持約15 nm的最佳空間距離，有利于形成穩定、高效的免疫突觸；而Myc標簽位置改變則會影響空間構象，削弱T細胞活化能力。這表明，多靶點CAR-T的設計不僅取決于靶點組合，更依賴于抗原結合模塊與CAR受體之間精細的空間幾何優化。

研究團隊隨后進一步優化了通用CAR受體的鉸鏈區。相比CD8α和CD28鉸鏈，采用IgG4m鉸鏈的通用CAR在4D5-Myc-121刺激下形成更穩定的免疫突觸，表現出更快、更強的鈣信號、更高的細胞殺傷能力和細胞因子釋放水平。在連續多輪腫瘤刺激過程中，IgG4m鉸鏈還能維持CAR-T持續擴增、更高比例的CD8? T細胞及中央記憶表型，并降低PD-1表達和基礎tonic signaling，有助于延緩功能衰竭。

與傳統串聯CAR-T相比，優化后的sCAR-T在體外能夠持續維持更強的免疫突觸形成、更高的鈣流信號、更強的腫瘤裂解能力及炎癥因子釋放。尤其是在長期、多輪腫瘤刺激條件下，傳統CAR-T逐漸出現功能衰竭，而sCAR-T仍保持持續穩定的抗腫瘤活性，說明split-design策略能夠更好地保留天然配體功能并延長CAR-T持續作戰能力。

在人卵巢癌異種移植模型中，優化后的sCAR-T實現了腫瘤完全清除且長期無復發，顯著延長小鼠生存時間。相比傳統CAR-T，其腫瘤組織內CAR-T浸潤明顯增加，CD8? CAR-T比例及外周持續性均顯著提高。值得注意的是，CD31染色顯示，VEGF121介導的雙靶向策略還能有效清除腫瘤異常血管，提示該平臺可通過“抗腫瘤細胞+抗腫瘤血管”雙重機制改善腫瘤微環境，促進T細胞浸潤并抑制腫瘤生長。

針對實體瘤抗原異質性這一核心難題，研究人員進一步建立了Her2高、低表達混合腫瘤模型。結果顯示，sCAR-T能夠快速、徹底清除混合腫瘤，并在觀察期內保持長期無復發；相比之下，傳統CAR-T及不同單靶CAR-T聯合治療均更容易出現腫瘤復發，證明該策略能夠有效克服實體瘤抗原異質性及免疫逃逸。

綜上所述，本研究系統建立了一種基于抗體-天然配體結構單元的sCAR-T設計新策略。通過將抗原識別模塊設計為可溶性switch，并進一步優化switch空間排列及CAR鉸鏈結構，在保留天然配體生物學活性的基礎上，實現了對腫瘤細胞和腫瘤血管的協同靶向。該平臺不僅顯著增強了CAR-T細胞的殺傷活性、浸潤能力和持續性，還有效緩解腫瘤血管異常，并克服實體瘤抗原異質性導致的免疫逃逸，為下一代實體瘤CAR-T治療提供了新的設計理念和技術路線。

北京大學化學生物學與生物技術學院王雪純博士為論文第一作者，北京大學化學生物學與生物技術學院曹宇副教授為通訊作者。北京大學深圳醫院歐陽昆富副教授、南方科技大學許揚副教授參與了本研究并提供了重要技術支持。

原文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.xcrm.2026.102885

制版人：十一

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