优化代谢以提高CAR-T细胞的功效

传统过程通常需要 2-6 周。新方法可以将自体 CAR-T 细胞的制造时间从行业标准时间缩短。FasT CAR平台能够使用源自慢病毒的XLenti载体同时激活静息T细胞并将其转导为单个“同时激活-转导”步骤。ASH年会的摘要显示，在CAR-T细胞制造过程中，每个阶段都有不同的功能和代谢要求，微小的变化会对CAR-T细胞治疗的疗效和副作用产生很大的影响[7]（图 1）

图 1 T细胞根据其功能有不同的代谢需求。

图2  T细胞和CAR-T细胞体外扩增需要适当的代谢（直接或间接抑制糖酵解）维持未分化状态，可延长体内持续时间，增强抗肿瘤活性；然而，在体内，有必要增强代谢（糖酵解或OXPHOS）活性以维持高侵袭潜力和杀伤功能。

在T细胞扩增期间抑制糖酵解以限制分化

如上所述，纯化的T细胞一旦获得，必须在体外扩增3天，然后才能用于制造CAR-T细胞。在此过程中，除了CD3/CD28磁珠外，还会定期添加细胞因子。白细胞介素2 (IL-2) 是最常添加的细胞因子，因为它促进T细胞的糖酵解和快速增殖。IL-2还介导T细胞扩增和效应分化的生理耦合；然而，细胞扩增和效应分化的耦合对提高免疫治疗的疗效构成了主要的治疗障碍。多项研究表明，T细胞代谢是扩增和分化的关键调节因子。T细胞增殖和分化可以通过代谢途径的操纵来解耦。在制CAR-T细胞之前，可以通过直接抑制糖酵解（糖酵解抑制剂抑制PI3K/AKT 信号通路）或间接（促进线粒体功能、优化培养基）将T细胞维持在未分化状态。

CAR-T细胞制备阶段：选择抑制糖酵解的CAR结构维持低分化

CAR的结构包含可变区抗体的单链片段、跨膜结构域、共刺激分子和细胞内信号结构域。CAR-T细胞技术现在已经发展了五代。目前市场上的产品都是第二代CAR-T细胞。在CAR-T细胞制备阶段，可以利用抑制糖酵解的CAR结构来维持幼稚，提高CAR-T细胞治疗的疗效。例如，选择有利于OXPHOS的共刺激因子和抑制糖酵解的PI3K抑制区域的共表达。

体外扩增CAR-T细胞：抑制糖酵解并维持未分化状态

与T细胞相比，CAR-T细胞中的CAR-CD3ζ ITAM信号可以促进分化，使CAR-T细胞更容易分化为Teff和Tem细胞，结果是CAR-T细胞在体内的持久性较差。因此，通过调节CAR-T细胞扩增过程中的代谢途径来解耦CAR-T细胞的增殖和分化就显得尤为重要。

优化培养基

通常，CAR-T细胞是使用富含碳水化合物和氨基酸等营养物质的培养基在体外产生和扩增的。然而，肿瘤微环境（TME）中缺乏氧气和营养物质限制了CAR-T细胞的扩增和功能。因此，在扩增过程中，优化培养基成分，适当抑制CAR-T细胞的糖酵解，有助于提高代谢适应性，维持低分化状态。例如，添加精氨酸可以促进OXPHOS并抑制糖酵解。添加肌肽可以中和有氧糖酵解产生的细胞外质子，并且可以将CAR-T细胞代谢从糖酵解转变为OXPHOS。

特别是，添加到CAR-T细胞培养物中的最常见的细胞因子IL-2可促进糖酵解以促进T 细胞快速增殖。然而，它也可能驱动终末分化或活化诱导的细胞死亡。调整IL-2添加到培养基中的浓度和时间可以减少CAR-T细胞的副作用并提高疗效（增加记忆CAR-T细胞亚群的比例）。其他类型的细胞因子，如IL-15，通过降低mTORC1活性和抑制其糖酵解活性来改善代谢适应并保持CAR-T细胞的干细胞记忆表型。IL-21将代谢转向FAO和OXPHOS，以促进Tcm细胞的形成。IL-7和IL-15不仅可以诱导 Tscm 的形成，还可以逆转CAR-T细胞耗竭。综上所述，这些数据表明，适当优化代谢可以产生具有很强代谢适应性的CAR-T细胞。为了使CAR-T细胞在输注前达到最佳状态，需要进一步研究最佳培养基成分（包括细胞因子、营养物质等）的比例。

简而言之，CAR-T细胞可以直接通过抑制糖酵解或间接通过增强线粒体代谢来维持低分化状态。这种代谢的可调节性为促进CAR-T细胞功能提供了机会。

注入患者体内后促进CAR-T细胞功能的策略

将CAR-T细胞注入患者体内时，必须考虑体内代谢需求，而体外则相反。具有高代谢活性的T细胞可以更好地杀死肿瘤细胞。然而，CAR-T细胞的代谢受到缺氧和营养缺乏的影响。CLL会降低T细胞的葡萄糖摄取并损害线粒体的生物合成。最近的研究表明，增强体内糖酵解或线粒体代谢可以改善CAR-T细胞的功能。此外，由于肿瘤细胞与CAR-T细胞之间的竞争性代谢，还可以通过抑制肿瘤细胞的代谢来促进CAR-T细胞在体内的功能。