《Nature Communications》：AI-guided CAR designs and targeted pathway modulation to enhance multi-antigen CAR T cell durability and overcome antigen escape
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为解决CAR-T细胞持久性不足和抗原逃逸两大难题，研究人员开展了一项结合人工智能引导CAR设计与PROTAC技术调控AKT3-FOXO4通路的研究。研究发现，通过AKT3靶向降解可促进FOXO4介导的线粒体代谢重编程，显著增强多抗原CAR-T细胞的记忆表型和抗肿瘤活性。该研究为下一代CAR-T疗法开发提供了创新性策略。
尽管CD19 CAR-T细胞疗法为B细胞恶性肿瘤治疗带来了革命性突破，但长期疗效仍面临严峻挑战。临床数据显示，40-50%的患者在接受治疗后出现疾病复发，其中抗原逃逸和CAR-T细胞持久性不足是导致治疗失败的主要原因。当肿瘤细胞通过下调或完全丢失CD19表达来逃避免疫识别时，传统的单靶点CAR-T疗法便显得力不从心。更为复杂的是，即便采用同时靶向CD19、CD20、CD22的多抗原策略，虽然能扩大肿瘤覆盖范围，却往往以牺牲T细胞适应性为代价，导致细胞功能耗竭和存活时间缩短。
针对这一困境，研究人员在《Nature Communications》上发表了一项创新性研究，将人工智能引导的CAR设计与靶向蛋白降解技术相结合，开发出了新一代具有增强持久性和广谱抗肿瘤活性的CAR-T细胞。研究团队首先构建了包含10,824种不同结构的CAR文库，通过系统筛选和AI模型预测，优选出具有低自激活和低耗竭风险的CAR设计。特别值得关注的是，研究人员发现AKT3在CAR-T细胞耗竭过程中显著上调，进而开发了PROTAC（蛋白降解靶向嵌合体）策略特异性降解AKT3。这一操作意外地激活了FOXO4转录因子，促使CAR-T细胞向中央记忆表型分化，并增强了线粒体氧化磷酸化代谢能力。
关键技术方法
研究采用AI指导的CAR设计平台（CARMSeD）筛选最优CAR结构，利用PROTAC技术实现AKT3的特异性降解，通过转录组测序分析差异表达基因，并构建了CD19/CD20基因敲除的Raji细胞系模型。实验涉及129例ALL患者样本的流式细胞术分析，以及NSG小鼠移植瘤模型的体内疗效评估。
双特异性CD20/CD19 CAR-T细胞展现卓越性能
通过体外筛选，研究人员发现包含ICOS跨膜域和4-1BB共刺激域的双特异性CD20/19 CAR设计表现最佳。在抗原逃逸模型中，该设计能有效清除CD19阴性肿瘤细胞，而传统单靶点CD19 CAR-T细胞则完全失效。特别值得注意的是，在肿瘤再攻击实验中，双特异性CAR-T细胞显示出持续的干扰素-γ分泌能力和更长的存活时间。
AKT3-PROTAC工程化增强CAR-T细胞记忆表型
研究人员设计了五种靶向AKT3的PROTAC肽，其中肽2（P2）展现出最强的降解效率。将AKT3-PROTAC模块整合到CAR结构中后，CAR-T细胞表现出显著增强的持久性。机制研究表明，AKT3降解促进了FOXO4核转位，进而抑制mTOR信号通路，诱导自噬发生，并推动代谢状态从糖酵解向氧化磷酸化转变。这种代谢重编程与中央记忆T细胞（Tcm）和效应记忆T细胞（Tem）比例增加密切相关。
三特异性CAR-T平台实现更广谱的肿瘤覆盖
为进一步提高治疗广度，研究团队开发了三特异性CAR-T细胞，在双特异性基础上增加了分泌型CD3/CD22双特异性T细胞衔接器（BiTE）。这种设计使得CAR-T细胞不仅能通过表面CAR识别CD19和CD20，还能通过分泌的BiTE分子招募内源性T细胞攻击CD22阳性细胞，从而实现对三种抗原的全覆盖。在体外实验中，该设计对CD19/CD20双阴性肿瘤细胞仍保持显著杀伤活性。
体内实验验证治疗优势
在淋巴瘤移植瘤模型中，接受AKT3-PROTAC工程化CAR-T细胞治疗的小鼠表现出最佳的肿瘤清除效果和长期存活率。值得注意的是，即使在细胞输注剂量降低至1×106的情况下，仍能观察到显著的抗肿瘤活性。组织标本分析显示，治疗组小鼠外周血中CAR-T细胞存活时间延长，且记忆性T细胞比例更高，耗竭标志物表达更低。
实体瘤治疗探索
研究还将该策略拓展至实体瘤治疗，分别针对Claudin18.2（胃癌）和EGFR（非小细胞肺癌）设计了PROTAC-CAR-T细胞。结果表明，AKT3降解同样能增强这些CAR-T细胞在实体瘤微环境中的存活和功能，为CAR-T疗法应用于实体瘤提供了新思路。
研究结论与意义
该研究通过整合人工智能引导的CAR设计、PROTAC介导的靶蛋白降解和多抗原靶向策略，成功解决了当前CAR-T疗法面临的持久性不足和抗原逃逸两大关键难题。AKT3-FOXO4轴的发现不仅揭示了记忆T细胞分化的新调控机制，还为改善细胞疗法疗效提供了切实可行的干预靶点。这种多管齐下的策略为下一代CAR-T产品开发奠定了坚实基础，有望显著提高血液肿瘤和实体瘤的治疗效果，推动肿瘤免疫治疗进入新阶段。
