表观遗传调控在CAR-T细胞功能调控中的研究进展2026

表观遗传调控在CAR-T细胞功能调控中的研究进展2026表观遗传修饰在不改变DNA碱基序列的前提下，精准调控基因的表达模式，进而影响细胞的分化轨迹与功能特性。近年来，越来越多的研究证实，表观遗传修饰在免疫系统的精细调控中扮演着核心角色，尤其对T细胞的活化、分化及效应功能发挥着关键作用。嵌合抗原受体T细胞（chimericantigenreceptorT-cell，CAR-T）疗法作为肿瘤免疫治疗的重要治疗技术，在血液系统恶性肿瘤的治疗中取得了令人瞩目的疗效。然而，该疗法在实体瘤治疗中却面临着诸多严峻挑战，如CAR-T细胞肿瘤浸润能力不足、易发生功能耗竭、体内存续时间短等，上述问题严重制约了其临床应用价值。表观遗传修饰可通过靶向调控关键基因的表达，增强CAR-T细胞的增殖能力、抗肿瘤活性与体内持久性，为突破实体瘤治疗瓶颈提供新策略。本文将系统梳理表观遗传修饰调控CAR-T细胞功能的分子机制，深入探讨基于表观遗传调控的CAR-T细胞优化策略，旨在为推动CAR-T疗法在实体瘤治疗中的应用提供理论支撑与新思路。01、CAR-T细胞疗法概述1.1

CAR-T细胞结构与作用原理嵌合抗原受体（chimericantigenreceptor，CAR）的概念最初由以色列魏茨曼科学研究所（WeissmanInstitute）Eshhar教授及其团队在1989年提出[1]。CAR-T细胞疗法是通过基因工程改造T细胞，使T细胞能够识别并杀伤肿瘤细胞的免疫疗法。与传统T细胞通过T细胞受体（Tcellreceptor，TCR）识别主要组织相容性复合体（majorhistocompatibilitycomplex，MHC）呈递的抗原肽不同，CAR-T细胞通过单链抗体片段（single-chainfragmentvariable，scFv）直接识别肿瘤表面抗原，因此不依赖于MHC呈递。这一特性使其在肿瘤细胞发生MHC下调或表达缺失时，仍能有效识别并杀伤靶细胞[2]。CAR的基本结构包括3个功能域：胞外抗原识别区、跨膜区和胞内信号域。胞外区常为scFv，负责特异性结合肿瘤抗原。跨膜区多为单个疏水性序列，起锚定作用，保障信号传递与CAR稳定表达，现多采用CD28、CD8α跨膜区等。胞内信号域则包含T细胞活化所必需的TCR信号传导亚基（如CD3ζ链）[3]和共刺激分子胞内结构域（如CD28或4-1BB），共同激活T细胞的杀伤程序。1.2

CAR-T疗法的临床现状与核心挑战1.2.1

临床疗效的差异CAR-T疗法在血液肿瘤和实体肿瘤的治疗中有显著差异。在血液系统肿瘤中，CD19CAR-T细胞治疗复发/难治性B细胞恶性肿瘤的客观缓解率（objectiveresponserate，ORR）可达70%～90%，完全缓解率（completeresponse，CR）为40%～60%，3～5年随访30%～40%CR患者维持无复发生存。针对多发性骨髓瘤的B细胞成熟抗原（Bcellmaturationantigen，BCMA）CAR-TORR高达90%～100%、CR为60%～80%，2年无进展生存期（progressing-freesurvival，PFS）约50%[4]。然而，CAR-T疗法对实体肿瘤的治疗效果不佳，主要是由于免疫抑制微环境、T细胞耗竭、缺乏特异性靶点和以及回输后瘤内富集率低等原因。1.2.2

核心挑战为T细胞耗竭T细胞耗竭是实体瘤CAR-T疗法疗效不足的主要原因之一。

CAR-T细胞在肿瘤微环境中持续接受肿瘤抗原刺激导致T细胞过度激活，同时收到肿瘤细胞免疫抑制信号，导致T细胞快速从效应阶段走向耗竭。耗竭的CAR-T细胞通常表现为增殖能力下降、白细胞介素-2（interleukin-2，IL-2）与干扰素-γ（interferon-γ，IFN-γ）等关键效应细胞因子的分泌减少、细胞表面程序性死亡蛋白-1（programmedcelldeathprotein-1，PD-1）、淋巴细胞激活基因-3（lymphocyte-activationgene3，LAG-3）等耗竭相关分子高表达，上述因素最终导致CAR-T细胞对肿瘤细胞的杀伤能力下降，无法实现对肿瘤的有效控制[5]。而如何增强CAR-T细胞的功能、减少CAR-T细胞耗竭分子的表达，是优化CAR-T疗法的主要方向。目前，CAR-T疗法的优化策略主要沿2个方向展开：1）对CAR结构本身进行迭代升级；2）探索联合治疗模式。1.2.3

现有CAR-T疗法优化策略为了提升CAR-T细胞的疗效与安全性，目前CAR-T设计已完成从第1代至第5代的升级[6]。第1代CAR-T细胞仅含CD3ζ单一信号域，因缺乏共刺激域，T细胞易耗竭、疗效差且易引发细胞因子风暴等安全性问题；第2代CAR-T细胞在一代基础上新增1个共刺激信号（如CD28、4-1BB），增强其增殖和抵抗耗竭的能力，成为当前临床应用的主要类型；第3代CAR-T细胞引入2个共刺激信号，进一步提升了CAR-T细胞杀伤功能，但需平衡其持续激活带来的安全性风险；第4代CAR-T细胞则在CAR的基础上引入效应分子（如细胞因子、趋化因子），可在杀伤肿瘤的同时分泌效应分子，进而改善肿瘤免疫抑制微环境，增强内源性抗肿瘤免疫功能；第5代CAR-T细胞则聚焦于通用型技术开发，通过基因编辑技术破坏T细胞的TCR与人类白细胞抗原（humanleukocyteantigen，HLA）分子的表达，构建同种异体通用CAR-T细胞，该技术可突破自体T细胞来源受限的问题，同时降低治疗成本、缩短治疗周期[7]。此外，CAR-T疗法疗效的提升还可通过联合用药来实现，如与化疗、放疗、免疫检查点抑制剂联合应用，目前已开展了多项CAR-T疗法联合用药的临床试验。02、表观遗传调控在CAR-T细胞优化中的应用“表观遗传学”由ConradWaddington于1942年首次提出，其核心定义是在DNA碱基序列保持不变的前提下，基因表达水平或表型发生可调控变化，且这种变化在特定条件下可稳定遗传。表观遗传学主要包括DNA修饰[8]、组蛋白修饰[9]、RNA修饰[10]等核心调控方式。上述方式通过动态调控染色质状态、基因转录或RNA功能，影响T细胞分化、效应功能及耗竭过程，为CAR-T细胞改造提供了关键靶点。以下将结合具体调控机制，系统阐述其在CAR-T治疗优化中的策略与研究进展。2.1

DNA甲基化调控DNA甲基化调控遵循“从头甲基化-甲基化维持-去甲基化”的动态循环模式，其各环节依赖特定关键分子的调控。从头甲基化主要依赖哺乳动物中的DNA甲基转移酶3A（DNAmethyltransferase3A，DNMT3A）与DNA甲基转移酶3B（DNAmethyltransferase3B，DNMT3B）[11]，二者可在未甲基化的DNA链上新建甲基化标记。这种甲基化通常发生在基因组中特定的区域，如启动子区域的CpG岛，从而影响基因的表达。去甲基化则以TEN-十一易位家族蛋白（ten-eleventranslocationfamilyproteins，TET）家族蛋白为关键酶，其家族包含3个成员：TET1、TET2和TET3。TET蛋白通过将5-甲基胞嘧啶（5-methylcytosine，5-mC）氧化为5-羟甲基胞嘧啶（5-hydroxymethylcytosine，5-hmC）、5-醛基胞嘧啶（5-formylcytosine，5-fC）和5-羧基胞嘧啶（5-carboxylcytosine，5-caC），最后经碱基切除修复通路将修饰后的胞嘧啶转化为未甲基化胞嘧啶，实现特定区域的去甲基化[12]。2.1.1

核心分子靶向编辑1）TET2：TET2突变常见于造血与免疫系统，约15%的髓样肿瘤存在体细胞TET2突变，易引发骨髓增生异常及相关恶性肿瘤[13]。TET2缺陷小鼠在淋巴细胞脉络丛脑膜炎病毒（lymphocyticchoriomeningitisvirus，LCMV）感染后，记忆性gp33+CD8+T细胞可快速扩增[14]，提示TET2对CD8+T细胞向效应或记忆表型的分化具有关键指导作用。在CAR-T细胞中敲除TET2后，研究发现终末耗竭亚群中耗竭相关基因的染色质可及性降低，同时促进CAR-T细胞向记忆表型分化，使其在慢性抗原刺激下更易维持CCR7+CD45RO+记忆表型，且转录因子1（transcriptionfactor1，TCF1）表达升高，从而有效阻止CAR-T细胞向终末耗竭状态转化[15]。临床证据支持了这一发现，有研究报道慢性淋巴细胞白血病（chroniclymphocyticleukaemia，CLL）病例显示，患者体内94%的优势CAR-T细胞克隆存在TET2基因错义突变以及CAR片段插入，该细胞群展现出强大的体内扩增能力与持久性，最终实现患者完全缓解[16]。需注意的是，Sadelain团队研究发现，TET2敲除对CAR-T疗效的增强作用具有CAR结构依赖性：仅含4-1BB结构域的CAR-T细胞疗效改善显著，而含CD28结构域的CAR-T细胞则无明显差异，且这种疗效增强与碱性亮氨酸拉链转录因子3（basicleucinezippertranscriptionfactor3，BATF3）表达升高相关[17]，提示TET2在CAR-T细胞中的调控作用与CAR的信号模块相关。2）DNMT3A：DNMT3A作为从头DNA甲基转移酶，可在未甲基化DNA链上新建甲基化标记。尤其在CD8+T细胞应对慢性抗原刺激时被激活，通过介导程序性死亡受体-1（programmeddeath-1，PD-1）、LAG-3等耗竭相关基因的从头甲基化，构建“耗竭型”表观遗传图谱，同时沉默IFNG、TCF7、趋化因子受体7（C-Cchemokinereceptortype7，CCR7）、T盒转录因子21（T-boxtranscriptionfactor21，TBX21）等效应/记忆基因[18]。这种从头DNA甲基化编程不仅会加剧T细胞耗竭，还会为其响应PD-1阻断治疗重激活设障，降低免疫检查点抑制剂的干预效应。反之，DNMT3A敲除（DNMT3Aknockout，DNMT3A-KO）的CAR-T细胞可通过降低耗竭相关基因座的甲基化水平，解除对效应/记忆基因的表观遗传抑制，从而增强T细胞的抗终末分化能力，提升其对程序性死亡配体1（programmeddeath-ligand1，PD-L1）阻断治疗的反应性。体外实验中，DNMT3A-KOCAR-T细胞的扩增能力与重复抗原刺激后的溶细胞活性均强于对照组；体内实验中，其在多种肿瘤模型中均展现出更持久的抗肿瘤功效[19]。此外，IL-10可进一步增强DNMT3A-KOCAR-T细胞的功能，在黑色素瘤、结直肠癌等实体瘤模型中，联合应用IL-10与DNMT3A-KOCAR-T细胞可显著抑制肿瘤生长，延长荷瘤小鼠生存期[19]。这提示DNMT3A靶向调控与细胞因子联合可能成为实体瘤CAR-T治疗的有效策略。2.1.2

DNA甲基转移酶抑制剂DNA甲基转移酶抑制剂（DNAmethyltransferaseinhibitors，DNMTi）通过抑制DNA甲基化酶活性，能够逆转T细胞耗竭相关基因的表观遗传沉默，或诱导CAR-T细胞向功能更优的细胞类型重编程。研究证实，经低剂量DNMTi药物地西他滨处理的CAR-T细胞，可逆转耗竭相关基因（如PD-1、TIM-3）的异常高甲基化、解除记忆性T细胞基因（如CCR7、CD62L）的表观沉默，改善CAR-T细胞增殖能力与体内持久性，提升抗肿瘤能力[20]。有研究发现，DNMT1选择性抑制剂GSK862可促进BCL11B和DNMT1降解，诱导T细胞表达NKp30、NKp46等NK细胞特征基因，将其重编程为CAR-NK样细胞，通过分泌穿孔素高效杀伤肿瘤细胞[21]。此类研究不仅阐明了DNA甲基化修饰在调控CAR-T细胞功能表型中的关键地位，更揭示了DNMTi通过表观遗传重编程赋予T细胞新特性、拓宽CAR-T疗法应用边界的潜力。2.2

组蛋白修饰组蛋白修饰是另一类核心的表观遗传调控机制，主要通过改变染色质结构或招募特定效应蛋白来调控基因转录。修饰类型繁多，包括常见的乙酰化、甲基化、磷酸化、泛素化，以及近年发现的乳酸化、巴豆酰化等[22-23]。多种修饰间存在复杂的“交叉对话”，共同形成调控网络。2.2.1

核心分子靶向编辑1）额外性别梳样蛋白1（additionalsexcombs-likeprotein1，ASXL1）是组蛋白泛素化修饰调控中的关键分子，其核心功能是通过稳定PR-DUB复合物，并促进其配偶体BRCA1相关蛋白（BRCA1-associatedprotein，BAP1）的募集，介导组蛋白H2A在赖氨酸119位点（H2AK119ub）的去泛素化修饰，从而调控T细胞从耗竭前体状态（progenitorexhaustedTcells，TPEX）向终末耗竭状态（terminalexhaustedTcells，TEX）转化[24]。ASXL1在多种骨髓恶性肿瘤中突变率较高，提示其功能异常与血液系统疾病密切相关。成簇规律间隔短回文重复序列（clusteredregularlyinterspacedshortpalindromicrepeats，CRISPER）敲除的Asxl1的T细胞在LCMV慢性感染模型中可长期维持TPEX表型，有效避免向终末耗竭转化，且自我更新能力增强[24]。在Lewis肺癌、黑色素瘤等实体瘤模型中，将敲除Asxl1的CD8+T细胞移植到荷瘤小鼠体内，并联合抗PD-L1治疗，可显著抑制肿瘤生长，延长小鼠生存期。机制分析表明，Asxl1敲除可通过降低TPEX相关基因（如TCF7、淋巴细胞增强因子1（lymphoidenhancer-bindingfactor1，LEF1）区域的H2AK119ub水平，提升该区域染色质开放性，促进基因表达，从而维持T细胞干性与长期抗肿瘤活性。该机制为CAR-T细胞的抗耗竭优化提供了新靶点，即通过敲除ASXL1维持CAR-T细胞的TPEX表型，增强其体内持久疗效。2）组蛋白赖氨酸N-甲基转移酶（suppressorofvariegation3-9homolog1，SUV39H1）作为组蛋白甲基转移酶，催化组蛋白H3在赖氨酸9位点（H3K9）甲基化。通过CRISPER敲除SUV39H1后，CAR-T细胞在白血病、前列腺癌等肿瘤模型中均展现出显著增强的早期扩增能力，提升了TCF7等记忆相关转录因子基因区域的染色质可及性，同时减少PD-1等抑制性受体表达，进而有效限制CAR-T细胞耗竭表型的形成、维持其干性特征与长期功能稳定性，且该效应适配多种CAR结构设计[25]。另一个重要的组蛋白去甲基化酶UTX，通过催化组蛋白H3K27的去甲基化，被发现能促进CD8+T分化向记忆表型分化[26]，其作为改善CAR-T细胞持久性的潜在靶点，相关价值正在被探索。2.2.2

组蛋白修饰抑制剂1）组蛋白去乙酰化酶抑制剂（histonedeacetylaseinhibitors，HDACi）通过去除组蛋白乙酰基导致染色质浓缩，抑制效应基因表达，促进T细胞耗竭。HDACi可逆转该过程，增强染色质可及性。浙江大学钱鹏旭团队通过高通量筛选发现，Ⅰ类HDACi（M344、西达本胺）可显著提升CAR-T细胞功能，在肿瘤模型中展现出更强的持久性和抗肿瘤功效：其通过抑制HDAC1表达、增强H3K27ac活性，上调TCF4、LEF1等分子表达，激活Wnt/β-catenin通路，减少抑制性受体表达[27]。此外，伏立诺他联合靶向唾液酸酶（SIA）的CAR-T细胞，可增强CAR-T裂解肿瘤细胞能力[28]，提示这是一种有应用前景的新型膀胱癌治疗策略。2）BET抑制剂：溴结构域和超末端结构域家族蛋白（bromodomainandextra-terminaldomainfamilyproteins，BET）家族蛋白通过识别乙酰化组蛋白调控转录，其异常激活会导致CAR受体表达下调和T细胞耗竭[29]。有研究针对CLL患者的研究发现，患者耗竭T细胞中BET蛋白高表达，导致CAR表达降低。而BET抑制剂JQ1处理后，可显著增加CAR表达，减少PD-1、LAG-3等抑制性受体数量，同时提升细胞代谢适应性和增殖能力[30]，为解决CLL患者CAR-T耐药问题提供了新方案。3）EZH1/2抑制剂：果蝇zeste基因增强子同源物1/2（enhancerofzestehomolog1/2，EZH1/2）作为组蛋白甲基转移酶，通过介导H3K27三甲基（H3K27me3）沉默肿瘤细胞免疫相关基因，降低其免疫原性。EZH2抑制剂他泽司他与CD19CAR-T联合使用时，可显著增强对弥漫性大B细胞淋巴瘤的杀伤力，对CAR-T耐药细胞系也有效[31]。EZH1/2双抑制剂valemetostat的效果更优，在骨髓瘤、肉瘤、卵巢癌等多种血液瘤和实体瘤模型中，均能显著提升CAR-T和TCR-T的治疗效果，展现出广泛的应用潜力[31]。2.3

RNA修饰RNA修饰是指在RNA分子上发生的一系列化学修饰过程，广泛存在于mRNA、tRNA、rRNA和非编码RNA等多种RNA分子中，已鉴定的RNA修饰超过150种。N6-甲基腺苷（N6-methyladenosine，m6A）是mRNA中最常见的甲基化修饰，是一种动态且可逆的化学修饰。其甲基化修饰主要由甲基转移酶样蛋白3（methyltransferase-likeprotein3，METTL3）与METTL14形成的异源二聚体复合物催化完成；YTH结构域家族蛋白1/2/3（YTHdomain-containingfamilyproteins1/2/3，YTHDF1/2/3）等YTH结构域家族蛋白作为m6A“阅读器”，可特异性识别并结合带有m6A修饰的mRNA，进而调控靶mRNA；而脂肪量和肥胖相关蛋白（fatmassandobesity-associatedprotein，FTO）和AlkB同源蛋白5（alkBhomolog5，ALKBH5）则作为m6A“擦除器”，能够通过去甲基化作用移除mRNA上的m6A修饰，三者共同构成m6A修饰“写入-识别-擦除”的完整调控通路，实现对RNA代谢的动态精准调控[32]。其异常与多种疾病相关，如癌症、神经退行性疾病等。因此，m6A修饰相关酶已成为潜在的治疗靶点。METTL3作为m6A写入酶，可在PD-1、TIM-3、LAG-3等耗竭相关基因的mRNA上添加m6A修饰，增强其稳定性并促进翻译，加速T细胞耗竭[33]。其抑制剂STM2457[34]、UZH1a[35]也已进入临床前研究，其中STM2457可通过结合METTL3的催化结构域，抑制其酶活性，在CD19CAR-T细胞中预处理后，能降低PD-1、TIM-3表达，且对T细胞增殖无明显毒性。而m6A阅读器蛋白YTHDF2缺失的CAR-T细胞可促进向Th9细胞的分化，分泌IL-9、IL-2的能力增加，提升其肿瘤浸润能力和长期持久性，从而增强疗效[36]；7-甲基鸟苷（7-methylguanosine，m7G）与5-甲基胞嘧啶（5-methylcytosine，m5C）等其他RNA修饰也通过独特机制影响细胞功能[37-38]。如T细胞活化时，RNA帽甲基转移酶（RNAcapmethyltransferase，RNMT）表达上调，通过催化mRNA5'端帽结构的m7G修饰驱动核糖体生物合成，促进T细胞增殖与效应功能发挥[39]。而tRNA的m1A修饰常由tRNA甲基转移酶TRMT61A和TRMT6催化。研究发现，tRNA甲基转移酶61A（tRNAmethyltransferase61A，TRMT61A）和TRMT6的基因表达在T细胞激活后迅速增加，同时tRNA亚群的表达增强，可通过优化MY