T细胞在抗原的持续刺激下会逐渐丧失对肿瘤细胞的杀伤能力，同时伴随着多种抑制性受体的上调，增殖分化能力的下降，转录组和表观遗传组的重塑等，这种现象被称为T细胞耗竭。T细胞耗竭最初在慢性病毒感染环境中发现，后来在肿瘤病人中也发现了这一现象。T细胞耗竭是CAR-T等T细胞免疫疗法攻克实体肿瘤的主要障碍之一，进一步理解和调控这一过程是提高基于T细胞的免疫治疗临床效果的关键。

2022年10月13日，中国科学院动物研究所、干细胞与生殖生物学国家重点实验室、北京干细胞与再生医学研究院王皓毅团队在Cancer Cell上发表题为Depletion of BATF in CAR-T cells enhances antitumor activity by inducing resistance against exhaustion and formation of central memory cells的最新研究成果。首先，为了更好的研究T细胞耗竭过程与机制，该研究通过降低CAR-T细胞与肿瘤细胞的比例并延长共培养，在体外获得具有典型耗竭特征的人原代CAR-T细胞耗竭模型。为了发现新的T细胞耗竭调控因子，该研究基于这一模型进行了候选基因的筛选，发现敲除转录因子BATF可以显著提高CAR-T细胞的体内、外抗肿瘤活性。后续的机制研究中发现，BATF直接靶向结合耗竭相关的多个关键基因并上调其表达，同时BATF靶向并调控效应及记忆T细胞相关基因的表达。因此，敲除BATF在提高CAR-T细胞抵抗耗竭能力的同时使得CAR-T细胞产生更多的中央记忆细胞亚群，进而提高了CAR-T细胞治疗实体瘤的效果。

近年来，已有多项研究表明多种转录因子参与调控T细胞耗竭过程，如TOX，NR4A，c-jun等。对于转录因子BATF，其在T细胞耗竭中的作用颇有争议，在以往的研究中报道了不同的结论。一方面，有研究称PD-1通过上调BATF的表达而导致T细胞耗竭，也有研究表明CAR-T细胞敲除BATF提高了效应因子IL-2及IFNγ的分泌；而另一方面，有研究发现BATF的缺失降低了T细胞分泌IFNγ及增殖的能力。同时，也有研究认为BATF可以阻断CAR-T细胞的耗竭，过表达BATF使CAR-T细胞具有更强的增值能力和肿瘤杀伤能力，并产生长期的肿瘤抑制效果。这些看似相反的结论，使团队更加有兴趣去解析清楚BATF到底是如何调控T细胞耗竭的。

为了进一步验证BATF的功能，该研究进行了更为深入细致的研究。通过在人的6种不同CAR-T细胞及小鼠的OT-1 T细胞中进行BATF的敲除和过表达，在不同耗竭诱导的条件下，该研究均发现BATF敲除可以提高CAR-T/OT-1 T细胞抗肿瘤活性，而BATF过表达则降低了CAR-T/OT-1 T细胞的杀伤能力。进一步分析发现BATF在不同的CAR-T细胞耗竭情况下发挥的作用是不同的，随着耗竭程度的加深（效靶比的降低或者肿瘤刺激轮次的增加），BATF对CAR-T细胞功能的影响越来越显著。同时该研究也发现BATF直接结合和上调一系列与细胞增殖有关的基因，因此，在非耗竭的实验条件下，BATF的过表达可以促进T细胞增殖，因此在整体上增强了其功能。但是在引发T细胞严重耗竭的实验条件下，BATF促进耗竭的功能就起了主导作用。因此，该研究的数据很好的说明了为什么前期的研究会得出关于BATF功能相反的结论。

作为一个转录调控因子，该研究表明BATF特异性的结合在T细胞耗竭、增殖、以及亚型分化相关的基因上并调控其表达，体现出多方面的功能。基因总是在与其作用环境相互作用中发挥功能的，因此当研究和阐释一个基因的功能的时候，选择不同的实验条件很可能会得出不同的结论。该研究认为，在大多数情况下浸润至肿瘤的CAR-T细胞会处于耗竭的状态，因此该研究建立的人原代CAR-T细胞体外耗竭模型是研究耗竭相关基因功能和机制的理想工具。

综上所述，研究发现转录因子BATF在CAR-T细胞耗竭过程中发挥着重要作用，敲除BATF可以提高CAR-T细胞的抗耗竭能力及形成中央记忆细胞的能力，从而产生持久有效的抗肿瘤效果。BATF缺失的CAR-T细胞在未来的临床应用中具有持久性和有效性的优势。

中国科学院动物研究所博士研究生张兴颖，张晨泽及硕士研究生乔苗苗为论文共同第一作者。中国科学院动物研究所、干细胞与生殖生物学国家重点实验室、北京干细胞与再生医学研究院王皓毅研究员为本文的通讯作者。

图1 BATF在CAR-T细胞耗竭诱导条件下的功能

原文链接：https://doi.org/10.1016/j.ccell.2022.09.013