Nature | 刘琪等建立原代人T细胞全基因组体内CRISPR筛选平台，发现增强实体瘤T细胞治疗的新策略

近年来，工程化T细胞疗法在血液肿瘤中取得了突破性进展，但在实体瘤中的疗效仍然有限。实体瘤为T细胞设置了多重障碍：T细胞首先需要有效浸润入肿瘤，而浸润肿瘤后又会受到缺氧、酸性环境、代谢压力以及多种免疫抑制因子的共同作用，逐渐发生功能障碍和耗竭。因此，如何系统寻找能够帮助T细胞克服这些障碍的遗传靶点，是提高实体瘤细胞治疗疗效的重要问题。CRISPR筛选为此提供了强有力的工具，然而目前大规模筛选主要在体外进行，难以同时重现实体瘤中的组织结构、细胞迁移、代谢压力和多种免疫抑制信号。虽然直接在荷瘤动物体内筛选更接近真实微环境，但长期受限于一个关键技术瓶颈——从实体瘤中能够回收的T细胞数量过少，难以维持全基因组文库所需的覆盖度。

2026年8月12日，加州大学旧金山分校（UCSF）和Gladstone-UCSF基因组免疫学研究所Julia Carnevale助理教授团队在Nature发表题为In vivo genome-wide CRISPR screens of human T cells in solid tumours的研究论文（刘琪博士为论文第一作者及共同通讯作者）【1】。该研究突破了长期限制体内T细胞遗传筛选的低细胞回收率瓶颈，首次建立了一套可规模化开展人原代T细胞全基因组实体瘤内CRISPR筛选的平台，并在此基础上系统发现了调控T细胞肿瘤迁移、浸润及抵抗免疫抑制的关键因子。

值得注意的是，该工作在预印本阶段即受到领域关注，并被MD安德森癌症中心Padmanee Sharma教授团队近期发表于Nature Reviews Immunology的综述纳入“T细胞生物学基础发现与CAR-T细胞工程化发展里程碑”的重要历史时间轴（详见该文Fig. 1），与T细胞/TCR的发现、CD4/CD8 T细胞亚群的鉴定、CTLA-4免疫检查点的发现以及CAR-T细胞工程化发展等领域重要突破一同呈现【2】。

研究团队首先建立了一种能够在实体瘤中高效富集和回收原代人T细胞的模型。通过在肿瘤细胞表面表达抗CD3单链可变片段，并筛选单个肿瘤细胞克隆，该体系能够从单个肿瘤中回收数百万至千万级肿瘤浸润T细胞，使原本难以实现的全基因组体内筛选，仅用十余只荷瘤小鼠即可完成；同时，这些肿瘤浸润T细胞仍保留耗竭、代谢受损和效应功能下降等肿瘤微环境诱导的功能障碍，构成了一个疾病病理相关的筛选环境。基于这一体系，研究团队利用包含约两万个基因的全基因组文库，在原代人T细胞中完成了高覆盖度的全基因组体内CRISPR筛选。更重要的是，得益于高T细胞回收率，该平台既可依据T细胞在肿瘤中的丰度变化，寻找影响其体内适应性和肿瘤浸润的基因，也可结合IFNγ等功能性读出指标，直接筛选决定肿瘤内T细胞效应功能状态的调控因子。

通过两个互补的全基因组筛选，研究团队分别解析了实体瘤T细胞治疗面临的两类障碍。基于T细胞体内丰度的筛选发现，GGG-P2RY8信号轴限制了人T细胞向实体瘤的迁移和浸润：多种人肿瘤细胞能够产生P2RY8配体GGG(S-香叶基香叶基谷胱甘肽)，而敲除P2RY8可解除其对趋化迁移的抑制，使T细胞更有效地进入肿瘤。这一筛选揭示了制约T细胞进入实体瘤的“数量”障碍的新机制。值得关注的是，T细胞的组织迁移本身难以通过体外体系真实重现，而P2RY8又缺乏功能性的鼠源同源基因，使得这一机制既无法由体外筛选发现，也无法通过基于小鼠T细胞的体内筛选获得——这一发现体现了直接在荷瘤动物中筛选影响原代人T细胞的命运调控基因的独特价值。

另一个筛选则基于肿瘤浸润T细胞的IFNγ产生水平，寻找调控效应功能的基因，并锁定了免疫抑制信号节点GNAS。GNAS编码Gαs，位于多个抑制性GPCR的共同下游，可整合实体瘤微环境中的腺苷、PGE2、酸性环境以及肾上腺素等多种免疫抑制信号。这一筛选揭示了阻碍T细胞发挥功能的“质量”障碍的新机制。与体外实验通常一次只模拟一种或少数几种抑制因素不同，肿瘤微环境同时施加多重相互重叠的抑制压力，因而能够揭示只有在多种信号共同存在时才凸显作用的调控节点，体现出针对复杂体内微环境的筛选对于发现这类“汇聚型”调控因子的独特优势。

功能验证深入表明，GNAS敲除使T细胞在复杂的免疫抑制环境中仍能维持扩增、存活、细胞因子产生和肿瘤杀伤功能。更具转化意义的是，这一效应并不局限于单一肿瘤类型或治疗体系：研究团队在黑色素瘤、胰腺癌、子宫肉瘤、胃食管癌和肺癌等多种实体瘤模型，以及CD19、B7H3、CLDN18.2 CAR-T和NY-ESO-1 TCR-T等不同治疗体系中进行了系统验证，GNAS敲除的T细胞均展现出强大的抗肿瘤活性；在免疫健全小鼠模型中同样观察到治疗优势。此外，在卵巢癌患者来源的TIL中，GNAS敲除也能增强T细胞在免疫抑制条件下的肿瘤杀伤能力，进一步支持其潜在的转化价值。值得注意的是，在缺乏免疫抑制信号的条件下，GNAS敲除并未导致T细胞非特异性活化，其功能仍保持对抗原和细胞因子的依赖，多个体内模型的长期观察亦未发现明显的治疗相关毒性，为进一步转化研究提供了重要依据。

进一步地，两个互补筛选得到的靶点分别作用于不同的功能屏障：P2RY8主要调控T细胞的肿瘤迁移和浸润，而GNAS则调控T细胞对肿瘤微环境免疫抑制信号的响应。联合敲除P2RY8和GNAS同时增强了T细胞的肿瘤浸润及其对微环境抑制的抵抗能力，并进一步提升肿瘤清除效果。这一结果进一步体现了该平台的重要优势：面对复杂的实体瘤微环境，可通过不同功能读出指标发现作用机制互补的靶点，并通过组合编辑实现多维度的T细胞工程改造。

值得一提的是，这项工作也延续了刘琪在博士阶段对T细胞免疫抑制机制的研究兴趣。2022年，她与所在团队在Nature Metabolism报道了免疫抑制性Treg细胞如何通过代谢–表观遗传调控维持其抑制功能【3】（详见BioArt报道：）；此次全新的研究则从免疫抑制和效应功能活化的系统视角出发，探索如何帮助抗肿瘤效应T细胞突破实体瘤微环境的免疫抑制。两项工作分别从“免疫抑制如何建立”和“免疫抑制如何被突破”切入，共同聚焦T细胞功能状态的调控机制。

综上，该研究将大规模原代人T细胞功能基因组筛选从相对简化的体外环境进一步推进至复杂的实体瘤微环境，不仅解决了长期限制全基因组体内筛选的技术瓶颈，也展示了体内筛选在发现组织迁移、人类特异性基因功能以及多重免疫抑制信号汇聚节点方面的独特优势。该平台未来还可拓展至CRISPR activation、base editing、multiplex editing及Perturb-seq等技术，为系统解析实体瘤中的人T细胞功能，并通过多层次遗传工程设计下一代CAR-T和TCR-T疗法提供新的研究框架。

UCSF Julia Carnevale助理教授与刘琪博士为该研究论文的共同通讯作者。此项研究得到了UCSF Alexander Marson教授、Jason G. Cyster教授、Justin Eyquem教授、Katherine Fuh教授等及其团队的大力协助。

https://www.nature.com/articles/s41586-026-10906-9

参考文献

1Liu, Q. et al. In vivo genome-wide CRISPR screens of human T cells in solid tumours. Nature (2026). https://doi.org/10.1038/s41586-026-10906-9

2Rafei, H., Upadhyay, R. & Sharma, P. A guide to CAR T cell therapies: development, current status and future prospects. Nature Reviews Immunology (2026). https://doi.org/10.1038/s41577-026-01322-1

3Liu, Q. et al. Non-oxidative pentose phosphate pathway controls regulatory T cell function by integrating metabolism and epigenetics. Nat Metab4, 559–574 (2022). https://doi.org/10.1038/s42255-022-00575-z

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