GPC 3-CAR-T细胞中CD 39的适度表达对肝细胞癌具有高效杀伤活性
GPC3-CAR-T细胞中CD39的适度表达对肝细胞癌具有高效杀伤活性 | MedScience
论文标题： Moderate expression of CD39 in GPC3-CAR-T cells shows high efficacy against hepatocellular carcinoma
期刊： MedScience
作者：Fan Zou,Jialiang Wei,Jialang Zhuang,Yafang Liu,Jizhou Tan,Xianzhang Huang,Ting Liu
发表时间：10 May 2024
DOI： 10.1007/s11684-024-1071-9
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导 读
中山大学附属第一医院Jizhou Tan，广州中医药大学第二临床医学院Xianzhang Huang、刘婷等在 Frontiers of Medicine (2026年起更名为 MedSciene )发表研究论文《GPC3-CAR-T细胞中CD39的适度表达对肝细胞癌具有高效杀伤活性》（Moderate expression of CD39 in GPC3-CAR-T cells shows high efficacy against hepatocellular carcinoma）。本研究通过调控GPC3-CAR-T细胞中CD39的表达水平，发现中等程度CD39表达的CAR-T细胞具有最强的抗肝癌活性，并证实联合使用线粒体分裂抑制剂-1与CD39敲除能协同提升CAR-T细胞的浸润能力与抗肿瘤功能。
在肝细胞癌的治疗领域中，免疫疗法尤其是嵌合抗原受体T细胞疗法近年来受到广泛关注。肝细胞癌是全球范围内发病率第四高、致死率第六的恶性肿瘤，现有治疗手段尤其是细胞疗法效果仍不理想。Glypican-3（GPC3）作为一种在肝细胞癌细胞表面高表达而在正常组织中几乎不存在的蛋白，成为CAR-T细胞治疗的理想靶点。然而，尽管多项临床试验正在探索基于GPC3的CAR-T疗法，其疗效仍有限，主要障碍包括T细胞在肿瘤微环境中快速耗竭以及细胞毒性功能丧失。
CD39，又称ENTPD1，是一种在多种免疫细胞上表达的蛋白，被视为新抗原特异性CD8+ T细胞的重要标志，同时也与T细胞耗竭状态相关。研究表明，CD39表达水平与患者生存及预后密切相关，但其在CAR-T细胞中的具体作用仍存在争议。因此，探讨CD39表达水平对CAR-T细胞功能的影响，并寻找调控其表达的策略，对提高肝细胞癌免疫治疗效果具有重要意义。
中山大学附属第一医院Jizhou Tan，广州中医药大学第二临床医学院Xianzhang Huang、刘婷等系统探讨了CD39表达水平对GPC3-CAR-T细胞抗肝细胞癌功能的影响，并评估了线粒体分裂抑制剂-1（mdivi-1）以及CD39基因敲除在调控CAR-T细胞功能方面的潜力。本研究通过体内外实验，揭示了中等程度CD39表达的CAR-T细胞具有最优的抗肿瘤活性，并提出了一种联合使用线粒体分裂抑制剂-1与CD39敲除的新型治疗策略。
研究团队首先在非肥胖糖尿病/重症联合免疫缺陷小鼠中建立了GPC3阳性肝细胞癌皮下移植瘤模型，并输注GPC3-CAR-T细胞。流式细胞术分析显示，肿瘤浸润的CAR-T细胞根据CD39和PD-1表达水平可分为多个亚群，其中CD39中等表达群体，尤其是CD39中等且PD-1中等或高表达的细胞，表现出更强的干扰素-γ分泌能力（图1）。这表明中等程度CD39表达有助于CAR-T细胞在体内维持抗肿瘤功能。
图1 CD39中度表达的CD8 + CAR-T细胞在体内表现出抗肿瘤活性
为进一步研究CD39在CAR-T细胞中的作用，研究人员利用短发夹RNA技术敲低了T细胞中CD39的表达。结果显示，CD39敲除虽然降低了细胞表面耗竭标志物如PD-1、Tim-3和Lag-3的表达，并减少了细胞凋亡，但也削弱了CAR-T细胞的细胞因子分泌、增殖能力及体外杀伤活性（图2）。这说明CD39在CAR-T细胞早期活化与功能发挥中具有复杂作用，单纯敲低CD39并不能有效增强其抗肿瘤功能。
图2 CD39敲低削弱了CAR-T细胞在体外的细胞毒性和增殖能力，但减少了细胞凋亡
随后，团队筛选了多种可能影响CD39表达的小分子化合物，包括线粒体分裂抑制剂-1、CGS-21680和8-溴环磷腺苷。其中，线粒体分裂抑制剂-1在提升CD39中等表达CAR-T细胞比例方面效果最佳，且细胞毒性较低。实验表明，线粒体分裂抑制剂-1能将CD39阴性及CD39高表达CAR-T细胞转化为CD39中等表达表型，并显著增强其干扰素-γ分泌、增殖能力和体外杀伤效果，尽管同时也提高了细胞耗竭和凋亡水平（图3）。这一发现提示线粒体分裂抑制剂-1与CD39调控之间存在互补关系。
图3 线粒体分裂抑制剂-1在体外促进了CAR-T细胞的细胞因子分泌、增殖和细胞毒性，但同时也诱导了细胞耗竭和凋亡
基于以上结果，研究团队提出将CD39敲除与线粒体分裂抑制剂-1处理联合应用的策略。在肝细胞癌类器官模型中，CD39敲除的CAR-T细胞联合线粒体分裂抑制剂-1处理显示出更强的肿瘤杀伤效果，类器官内凋亡细胞显著增多，且CAR-T细胞中CD39中等表达亚群比例上升，干扰素-γ分泌和Ki67阳性率也明显提高（图4）。这种协同效应在动物实验中得到进一步验证：联合治疗组小鼠肿瘤生长速度最慢，肿瘤重量最轻，肿瘤组织中CD39中等表达CAR-T细胞浸润比例最高，且该类细胞分泌干扰素-γ的能力更强（图5）。免疫荧光结果也证实，联合治疗组肿瘤内有更多CAR-T细胞浸润，且颗粒酶B阳性细胞比例更高（图6）。
图4 短发夹RNA靶向CD39的CAR-T细胞联合线粒体分裂抑制剂-1在肝癌类器官模型中表现出协同效应并增强了抗肿瘤活性
图5 短发夹RNA靶向CD39的CAR-T细胞联合线粒体分裂抑制剂-1通过提高浸润性CD39中等表达CAR-T细胞的比例，展现出强大的抗肿瘤活性
图6 短发夹RNA靶向CD39的GPC3-CAR-T细胞联合线粒体分裂抑制剂-1表现出强大的浸润能力和细胞毒性
本研究不仅明确了CD39中等表达在CAR-T细胞抗肝细胞癌功能中的关键作用，还提出了通过联合使用基因调控（CD39敲低）与小分子抑制剂（线粒体分裂抑制剂-1）来优化CAR-T细胞表型，从而增强其疗效。这一策略为提高CAR-T细胞在实体瘤治疗中的效果提供了新思路，尤其在肿瘤微环境调控及细胞代谢干预方面具有重要参考价值。未来仍需进一步开展临床前安全性和有效性评估，以推动该策略向临床应用转化。
原文信息
标题
Moderate expression of CD39 in GPC3-CAR-T cells shows high efficacy against hepatocellular carcinoma
作者
Fan Zou 1,5 , Jialiang Wei 3 , Jialang Zhuang 6,7 , Yafang Liu 2 , Jizhou Tan 4 , Xianzhang Huang 2 , Ting Liu 2
机构
1. Guangdong Cardiovsacular Institute, Guangdong Provincial People’s Hospital, Guangdong Academy of Medical Science, Guangzhou 510080, China
2. The Second Clinical Medical College, Guangzhou University of Chinese Medicine, Department of Laboratory Medicine/State Key Laboratory of Traditional Chinese Medicine Syndrome, Guangdong Provincial Hospital of Chinese Medicine, Guangzhou 510120, China
3. Department of Medical Oncology, The First Affiliated Hospital of Guangxi Medical University, Nanning 530021, China
4. Department of Stomatology, the First Affiliated Hospital, Sun Yat-sen University, Guangzhou 510080, China
5. Medical Research Institute, Guangdong Provincial People’s Hospital (Guangdong Academy of Medical Science), Southern Medical University, Guangzhou 510080, China
6. School of Food and Drug, Shenzhen Polytechnic University, Shenzhen 518055, China
7. Shenzhen Second People’s Hospital, First Affiliated Hospital of Shenzhen University, Shenzhen 518055, China
通讯作者
Jizhou Tan, Xianzhang Huang, Ting Liu
引用这篇文章
Fan Zou, Jialiang Wei, Jialang Zhuang, Yafang Liu, Jizhou Tan, Xianzhang Huang, Ting Liu. Moderate expression of CD39 in GPC3-CAR-T cells shows high efficacy against hepatocellular carcinoma. Front. Med. , 2024, 18(4): 708-720
https://doi.org/10.1007/s11684-024-1071-9
https://journal.hep.com.cn/fmd/EN/10.1007/s11684-024-1071-9
https://link.springer.com/article/10.1007/s11684-024-1071-9
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感谢作者对 Frontiers of Medicine 的信任和支持。
期刊简介
MedScience（原名Frontiers of Medicine) 是中国工程院院刊，由教育部主管，高等教育出版社、中国工程院与上海交通大学医学院附属瑞金医院共同主办。期刊聚焦医学前沿领域的学术进展，关注国际研究热点与中国优秀研究成果，主编为陈赛娟 院士 、张伯礼 院士 和王小凡 院士 。主要报道领域涵盖临床医学、基础医学、转化医学、流行病学、公共卫生、中医药学和人工智能医学等，刊载文章类型包括 Research Article、Review、Perspective、Editorial、Case Report、Comment、Letter等。
期刊已被SCI、PubMed、Scopus、中国科技核心期刊、中国科学引文数据库（CSCD）核心库、第三批临床医学领域高质量科技期刊分级目录T1级、化学文摘数据库（CAS）等权威数据库收录，在2025中国 科学院 文献情报中心期刊分区表医学大类中位列二区。
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