利用肿瘤酸性:创新的乳酸响应启动子实现对实体瘤中CAR-T细胞活性的精准控制

Harnessing tumor acidity: innovative lactic acid-responsive promoter enables precision control of CAR-T cell activity in solid tumors

作者信息Meiqi Feng, Linxia Zhang, Qibin Liao, Lingyan Zhu, Nairong Zheng, Yangyang Hu, Cuisong Zhu, Yunyu Mao, Ying Xue, Ai Xia, Chen Zhao, Xiangqing Ding, Xiaoyan Zhang, Jianqing Xu
PMID41667151
发布时间2026-02-10
DOI10.1136/jitc-2025-013672

实验完整度

包含RNA-seq筛选、报告基因验证、体外功能实验(细胞毒性、细胞因子)、体内人源化小鼠模型评估OTOT及抗肿瘤疗效,具备多层级功能与机制验证。

主要模型

人源化HER2肝表达B-NDG小鼠模型(Ad5-HER2感染) SKOV3皮下移植瘤B-NDG小鼠模型 HER2双表达(肿瘤和肝)B-NDG小鼠模型 NCI-H292和SKOV3肿瘤细胞系

重点核对

LARP对乳酸的响应及可逆性:25 mM乳酸处理72小时CAR MFI升高2.54倍,撤除乳酸后72小时恢复基线 酸性条件预处理对LAR CAR-T细胞毒性的影响:25 mM乳酸预孵24小时后对SKOV3的杀伤效率由9.7%/18.5%/36.1%提升至15.4%/25.4%/41.4%(2/4/6小时,E:T=4:1) 体内OTOT评估模型:Ad5-HER2感染B-NDG小鼠,8天后输注CAR-T细胞,监测体重、存活、肝酶(AST/ALT) 体内抗肿瘤实验:SKOV3皮下移植,肿瘤体积40-50mm³时分组,两次输注5×10⁶ CAR-T细胞(间隔3天)

摘要

背景:实体瘤中由异常代谢和乳酸积累驱动的酸性肿瘤微环境(TME)抑制嵌合抗原受体T(CAR-T)细胞的疗效,同时带来靶向非肿瘤毒性(OTOT)的安全风险。本研究旨在开发一种利用乳酸作为肿瘤特异性触发因子的新型CAR-T技术,以实现对CAR活性的精准控制。目标是适应酸性TME,同时保持强大的抗肿瘤疗效并减轻OTOT。方法:我们利用RNA测序鉴定出的乳酸敏感基因,设计了一种乳酸响应启动子(LARP)。该启动子被整合到靶向HER2的CAR中,以构建LAR CAR-T细胞。通过流式细胞术量化酸性和中性条件下的CAR表达动态。评估了表型特征(记忆标志物)、体外细胞毒性和细胞因子分泌。在我们先前构建的人源化HER2小鼠中评估体内OTOT,并在荷瘤小鼠模型中进一步测试抗肿瘤疗效和OTOT。结果:我们的研究结果表明,LARP对乳酸有响应,导致酸性条件下CAR表达增加。离体扩增的LAR CAR-T细胞在酸性条件下表现出增强的记忆表型和优越的体外肿瘤杀伤能力。在体内,LAR CAR-T细胞实现了与传统CAR-T细胞相当的肿瘤根除,并表现出显著增强的安全性,其特征在于没有急性肝毒性和最小的脱靶器官毒性。结论:我们的LARP策略利用肿瘤酸性作为CAR-T细胞的精准低/高开关。通过将强效CAR表达限制在酸性TME中,同时最小化在正常组织中的活性,LAR CAR-T克服了实体瘤中疗效和OTOT的关键障碍。这种乳酸感应范式为精准免疫治疗提供了一个可临床转化的平台。

实验结论

提炼研究问题、关键发现与证据,快速把握文章的核心贡献。

研究问题
如何利用肿瘤酸性微环境中的乳酸作为特异性触发因子,实现CAR-T细胞活性的精准控制,以克服实体瘤治疗中的疗效瓶颈和靶向非肿瘤毒性问题?
核心机制
乳酸通过上调TXNIP启动子活性,驱动乳酸响应启动子(LARP)介导的CAR表达,从而在酸性肿瘤微环境中增强CAR-T细胞功能,在正常组织pH条件下保持低CAR表达,减少脱靶毒性。
主要证据
体外实验显示LAR CAR-T在酸性条件下(25 mM乳酸)CAR表达增加2.54倍,细胞毒性增强并接近传统CAR-T;体内人源化HER2肝模型显示LAR CAR-T未引起体重下降、肝酶升高或细胞因子释放,而传统CAR-T造成严重毒性;荷瘤模型中LAR CAR-T与传统CAR-T抗肿瘤疗效相当。
研究意义
该策略将肿瘤代谢特征(乳酸)转化为CAR-T细胞的特异性激活信号,提供一个可临床转化的精准免疫治疗平台,可能改善实体瘤CAR-T治疗的疗效和安全性。

研究路径

按研究推进顺序梳理实验设计、验证步骤与关键观察。

1

乳酸敏感基因的筛选与验证

通过RNA-seq筛选在乳酸暴露下表达上调且具有低基线表达、快速恢复特性的候选基因

利用RNA-seq分析健康供者T细胞在酸性(25 mM乳酸,pH 6.0)和中性条件下基因表达差异,结合RT-qPCR和Western blot验证TXNIP的表达调控。

2

乳酸响应启动子的构建与优化

鉴定TXNIP启动子中响应乳酸的核心元件并构建高效LARP

克隆TXNIP全长启动子Pfull(1313bp)及其截短片段,构建mCherry报告载体,转染HEK-293T细胞和T细胞,验证乳酸诱导的报告基因表达。

3

LAR CAR的构建与体外功能验证

验证LARP驱动的CAR表达对乳酸的响应性及LAR CAR-T细胞的抗肿瘤功能

构建miniE-E68驱动的HER2 CAR(LAR CAR)和SFFV驱动的常规CAR,转导T细胞后,在乳酸条件下检测CAR表达、细胞增殖、表型及对肿瘤细胞的杀伤和细胞因子分泌。

4

体内OTOT评估

在HER2人源化肝小鼠模型中评估LAR CAR-T细胞的安全性

通过Ad5-HER2感染B-NDG小鼠,8天后输注CAR-T细胞,监测体重、存活率、肝酶(AST/ALT)、血清细胞因子及组织病理。

5

体内抗肿瘤疗效与OTOT联合评估

在同时表达肿瘤和肝HER2的小鼠模型中评估LAR CAR-T的抗肿瘤疗效和安全性

皮下接种SKOV3细胞,待肿瘤形成后腹腔注射Ad5-HER2,然后静脉或腹腔输注LAR CAR-T,监测肿瘤生长、体重、存活率及肝毒性。

研究方法

按研究目的归类文中使用的方法,便于定位所需技术。

产品清单

实验环节名称品牌货号
DMEM培养基Corning10-013-CV
RPMI 1640培养基Corning10-040-CV
胎牛血清Eallbio03.U16001
青霉素-链霉素NCMC100C8
X-VIVO 15培养基Lonza04-418Q
无糖RPMI 1640培养基Wuhan Procell Life Science & Technology Co., Ltd.PM150122
白细胞介素-7NovoproteinC086
白细胞介素-15NovoproteinC016
白细胞介素-21NovoproteinC045
淋巴细胞分离液STEMCELL Technologies07851
L-乳酸Absinabs42020226
葡萄糖Sigma-AldrichG8644
抗人CD3和CD28抗体包被的磁珠----
慢病毒转导增强剂WZ BiosciencesFH880807
PrimeSTAR Max DNA聚合酶TakaraR045A
ClonExpress II一步克隆试剂盒VazymeC112-02
eFluor 670增殖染料Invitrogen65-0840-85
可固定死活染料InvitrogenL23105
CD45-PE/Cy7抗体Biolegend304016
CD3-BV421抗体BD Biosciences562426
CD8-BV711抗体BD Biosciences563677
IFN-γ-APC抗体Biolegend502512
TNF-α-PE/Cy7抗体Biolegend502930
Cytofix/Cytoperm固定/破膜试剂盒BD Biosciences554714
GolgiStop蛋白转运抑制剂----
CCK-8检测试剂盒Life-iLabAC11L054
ELISA试剂盒----
复制缺陷型重组5型腺病毒携带HER2抗原Genechem--
GraphPad Prism V.10软件----

关键环节

汇总复现实验时建议重点确认的条件及原文阅读提示。

环节核对要点
LARP构建
启动子片段序列和长度(Pfull 1313bp,miniE-E68 180bp)
阅读提示:Methods: DNA construction, Results: 图2A
CAR-T细胞制备
PBMC分离方法(Lymphoprep)、激活条件(anti-CD3/CD28 dynabeads 72小时)、转导条件(lentiviral transduction enhancer,离心1000×g 90分钟 32°C)
阅读提示:Methods: CAR-T cells preparation and expansion
体外酸性模拟
乳酸浓度(≤25 mM)及刺激时间(最长72小时)
阅读提示:Methods: CAR-T cells preparation and expansion, Results: 图2F-I
细胞毒性实验
效靶比(2:1和4:1)、共培养时间(2/4/6小时)、靶细胞类型(NCI-H292、SKOV3)及预处理条件(25 mM乳酸24小时)
阅读提示:Methods: In vitro CAR-T cells functional evaluation, Results: 图4
体内OTOT模型
Ad5-HER2剂量(3×10⁹ PFU)、CAR-T细胞剂量(5×10⁵⁶)、感染后时间(8天)
阅读提示:Methods: In vivo studies, Figure legend 图5A
体内抗肿瘤模型
SKOV3接种量(5×10⁶)、肿瘤体积范围(40-50 mm³)、CAR-T输注方案(两次5×10⁶、间隔3天)
阅读提示:Methods: In vivo studies, Figure legend 图6A