浙大钱鹏旭/黄河：揭示HDAC抑制剂增强CAR-T细胞抗肿瘤功效及其表观机制
浙大钱鹏旭/黄河：揭示HDAC抑制剂增强CAR-T细胞抗肿瘤功效及其表观机制
近年来，CAR-T细胞疗法在治疗血液系统恶性肿瘤方面取得了显著突破，但CAR-T细胞耗竭与功能障碍问题一直影响着治疗效果。近日，浙江大学医学院钱鹏旭研究员和黄河教授团队在Cell Reports发表最新研究成果，揭示了I类HDAC抑制剂（M344和chidamide）通过激活Wnt信号通路，显著增强CAR-T细胞的抗肿瘤功效和持久性。
2024年4月4日，Cell Press细胞出版社旗下期刊Cell Reports发表了题为“Class I HDAC inhibitors enhance antitumor efficacy and persistence of CAR-T cells by activation of the Wnt pathway”的研究论文。该研究通过对现有表观遗传药物文库进行高通量筛选，鉴定I类HDACi（M344和chidamide）通过促进记忆维持和抵抗耗竭，显著增强CAR-T细胞抗肿瘤功效。此外，利用RNA-seq、ATAC-seq和H3K27ac靶向的CUT&Tag-seq多组学研究，全面揭示CAR-T细胞功能改变背后的表观遗传重塑机制。M344和chidamide显著增强CAR-T细胞中关键因子TCF4、LEF1、β-catenin的表达与功能，激活经典Wnt/β-catenin信号通路。研究结果表明，I类HDACi通过表观遗传重塑提高CAR-T细胞抗肿瘤疗效，维持记忆潜能并增强抗耗竭能力。
浙江大学医学院/良渚实验室钱鹏旭研究员、浙江大学医学院附属第一医院/良渚实验室黄河教授为本文的共同通讯作者。浙江大学博士研究生朱萌、博士研究生韩颖丽、浙江大学医学院附属第一医院医师/临床博士后顾天宁、博士研究生王睿为本文共同第一作者。浙江大学医学院和良渚实验室的公共技术平台为本工作提供了大力支持。
嵌合抗原受体（Chimeric antigen receptor，CAR）T细胞疗法治疗血液系统恶性肿瘤已取得显著突破，然而CAR-T细胞耗竭与功能障碍严重影响治疗预后。耗竭的CART细胞增殖减慢、细胞因子释放减少，伴随PD-1、LAG-3、CTLA-4等免疫抑制性受体表达升高，最终经历细胞凋亡。表观遗传修饰参与T细胞功能调控，利用基因编辑或药物干预能够有效抑制CAR-T细胞耗竭。组蛋白去乙酰化酶（Histone deacetylases, HDAC）共同调控染色质可及性和下游基因转录，HDAC抑制剂已被应用于临床治疗多种恶性肿瘤，但其对CAR-T细胞功能的影响以及是否能够联合发挥协同抗肿瘤作用尚未明确。
首先，作者对370个表观遗传小分子药物进行高通量筛选，评估了对CAR-T细胞耗竭与记忆分化的表型影响。结果表明，两种特定的I类HDACi、M344和chidamide通过促进CAR-T细胞记忆维持和抵抗耗竭，增强其体内外抗肿瘤功效。机制上，I类HDACi抑制HDAC1表达并提升H3K27ac的活性。此外，通过RNA-seq、ATAC-seq和H3K27ac靶向的CUT&Tag-seq的多组学研究，全面揭示HDACi预处理CAR-T细胞功能改变背后的表观遗传重塑机制，包括染色质可及性增加、转录因子相互作用改变以及T细胞分化调控。M344和chidamide不仅增强了CAR-T细胞中关键转录因子TCF4和LEF1的表达，同时促进转录辅助因子β-catenin的核转位与累积过程，从而活化经典Wnt/β-catenin信号通路。
综上所述，CAR-T细胞联合I类HDACi，特别是M344和chidamide，能够通过表观遗传重塑，提高染色质可及性并改变相关转录因子互作，从而激活经典Wnt/β-catenin信号通路，促进CAR-T细胞记忆维持并抵抗耗竭，提高抗肿瘤疗效。
作者专访
Cell Press细胞出版社公众号特别邀请钱鹏旭研究员代表研究团队接受了专访，为大家进一步详细解读。
CellPress：
您认为本项目的研究意义是什么？
钱鹏旭研究员：
我们的研究结果证明I类HDAC抑制剂，特别是M344和chidamide，能够通过表观遗传重塑活化经典Wnt/β-catenin信号通路，使得CAR-T细胞在Tonic信号和抗原刺激情况下，维持记忆潜能并抵抗耗竭，从而提高抗肿瘤疗效。CAR-T细胞疗法联合HDAC抑制剂类药物，有望获得更好的临床疗效。
CellPress：
本文的研究亮点有哪些？
钱鹏旭研究员：
一，我们通过表观遗传小分子药物筛选，鉴定I类HDAC抑制剂能够增强CAR-T细胞功能。二，我们进一步发现I类HDAC抑制剂能够增强CAR-T细胞体内外持久性和抗肿瘤效果。三，我们利用多组学研究，进一步解释发现HDAC抑制剂通过抑制HDAC1的表达，从而提升H3K27ac或者促进CAR-T细胞中TCF4、LEF1和β-catenin的表达与功能，活化经典Wnt/β-catenin信号通路。
CellPress：
针对本研究，您觉得接下来还有哪些关键科学问题？
钱鹏旭研究员：
已有研究表明HDAC1/2通过与β-catenin竞争性结合而产生位阻效应，抑制其与TCF/LEF转录复合物组装过程，从而抑制Wnt信号通路下游基因的转录活性。M344和chidamide对CAR-T细胞产生的上述作用是否与该机制有关，值得进一步探讨。组蛋白修饰的表观遗传调控也与细胞代谢过程密切相关。乙酰辅酶A是组蛋白乙酰化过程中的主要底物，M344和chidamide是否影响CAR-T细胞中三羧酸循环（TCA）过程中的关键酶值得进一步研究。
作者介绍
钱鹏旭
研究员
钱鹏旭，浙江大学医学院研究员。主要研究治疗性血细胞的功能调控机制及应用，以小鼠和人造血干细胞和CAR-T细胞等治疗性血细胞为模型，从表观修饰、翻译调控等角度研究造血干细胞稳态及CAR-T细胞耗竭的调控机制。
黄河
教授
黄河，浙江大学求是特聘教授，973首席科学家，浙江省特级专家，主任医师，博士生导师。长期从事血液学、造血干细胞移植和CAR-T细胞的基础与转化研究，于2003年及2015年2次荣获国家科技进步奖二等奖。在Nature、Cell Metab、Lancet Haematol、Blood、Leukemia等期刊发表论文300余篇（其中通讯作者论文200余篇）。
相关论文信息
论文原文刊载于Cell Press细胞出版社旗下期刊Cell Reports上，点击“阅读原文”查看论文
▌论文标题：
Class I HDAC inhibitors enhance antitumor efficacy and persistence of CAR-T cells by activation of the Wnt pathway
▌论文网址：
https://www.cell.com/cell-reports/fulltext/S2211-1247(24)00393-0
▌DOI：
https://doi.org/10.1016/j.celrep.2024.114065
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本文原文来自Cell Press细胞出版社