Science Immunology：张连军团队揭示柠康酸维持T细胞干性并增强抗肿瘤免疫的相关机制
2026年5月，中国医学科学院系统医学研究院/苏州系统医学研究所等单位的相关研究人员在《Science Immunology》上发表了题为“Citraconate preserves T cell stemness and antitumor immunity”的封面论文，首次揭示柠康酸（Citraconate）通过调控PDE1-cAMP-PKA-ALOX5信号轴，维持CD8 T细胞干性、抑制铁死亡、逆转T细胞耗竭，显著增强抗肿瘤免疫与免疫检查点治疗疗效，为肿瘤免疫代谢干预提供全新靶点与策略。
亮点概述：
- 慢性抗原刺激与缺氧诱导CD8 T细胞耗竭，外源性补充柠康酸可高效恢复T细胞干性与功能。
- 柠康酸通过抑制磷酸二酯酶1A/C（PDE1A/C）、维持环腺苷酸（cAMP）稳态，激活蛋白激酶A（PKA）通路，转录抑制花生四烯酸5-脂氧合酶（ALOX5），阻断花生四烯酸脂质过氧化与铁死亡。
- 柠康酸独可显著增强CAR-T、过继T细胞转移及协同增强PD-1/PD-L1抗体抗肿瘤效果。
- PDE1A/ALOX5高表达与免疫治疗耐药、不良预后密切相关，为临床分层提供标志物。
研究背景：
肿瘤微环境（TME）是高度异质性、动态变化的生态系统，包含各类固有细胞、浸润细胞、分泌因子及复杂代谢环境。这种复杂环境常形成免疫抑制微环境，削弱T细胞介导的抗肿瘤免疫、降低免疫检查点阻断（ICB）治疗应答率。肿瘤浸润CD8 T细胞常出现功能进行性衰退、自我更新能力丧失，伴随抑制性受体高表达与代谢紊乱，最终导致T 细胞耗竭，这是有效免疫治疗的主要障碍。与之相对，干性耗竭前体T细胞（TPEX 细胞） 具有强大自我更新能力，持续表达转录因子T细胞因子1（TCF1），可实现持久肿瘤控制，并对ICB治疗产生强烈应答。
越来越多证据表明，TME是阻碍免疫细胞功能的代谢屏障，部分原因是免疫抑制代谢物蓄积，共同促进T细胞耗竭、降低免疫治疗敏感性。尽管肿瘤源性代谢物已被证实是调控T细胞功能障碍与抗肿瘤免疫的关键因子，但塑造并维持干性T细胞表型的核心代谢通路及特异性代谢物，仍未完全阐明。
内源性代谢物衣康酸（Itaconate）由三羧酸（TCA）循环产生，经顺乌头酸脱羧酶合成，是固有免疫与适应性免疫中的关键免疫调节分子。除抗菌防御外，衣康酸在TME中发挥功能依赖性作用，被证实可抑制T细胞功能、促进免疫抑制。柠康酸是衣康酸的结构同分异构体，具有抗氧化、抗病毒特性，但作用机制存在显著差异，其在CD8 T细胞中的生物合成途径与免疫学功能仍未明确。
研究结果：
为了明确柠康酸在T细胞代谢和功能调控中的作用，研究人员首先在慢性抗原刺激、缺氧等模拟肿瘤微环境的条件下，对 CD8 T细胞开展代谢组学分析，结果显示，与静息或活化状态相比，耗竭 CD8 T细胞内柠康酸含量发生显著、特异性降低，而其同分异构体衣康酸则明显升高；从荷瘤小鼠及临床肿瘤样本中分离的肿瘤浸润CD8 T细胞同样表现出柠康酸耗竭，提示柠康酸缺失是T细胞耗竭过程中的关键代谢特征。在此基础上，研究进一步观察外源性补充柠康酸对耗竭T细胞的影响，发现柠康酸处理可显著提高耗竭CD8 T细胞存活率，上调干性标志物TCF1、LY108，降低PD‑1、TIM‑3、TOX 等耗竭分子表达，并增强TNF‑α、IFN‑γ 和 IL‑2等效应因子分泌，有效逆转T细胞耗竭并维持其干性表型，且该调控过程不依赖衣康酸代谢和NRF2抗氧化通路。
柠康酸增强CD8 T细胞在缺氧和慢性抗原刺激下的干细胞样特性
转录组分析显示，柠康酸处理耗竭T细胞后，铁死亡相关信号通路显著下调，而凋亡、增殖通路影响较小；脂质组学分析显示，柠康酸显著降低 耗竭T 细胞中磷脂酰乙醇胺、磷脂酰甘油、游离脂肪酸（FFA）含量，其中花生四烯酸（AA，FFA20:4） 含量显著降低。非靶向代谢组学进一步证实，AA在耗竭T细胞中富集、柠康酸可显著降低AA水平。AA 是铁死亡关键执行因子，外源性AA处理可诱导CD8 T细胞脂质过氧化，柠康酸可有效阻断该效应；AA加剧耗竭T细胞脂质过氧化与死亡，部分抵消柠康酸保护作用，上调 TIM-3、下调 LY108、减少 CD44⁺CD62L⁺亚群，削弱细胞毒性。
柠康酸抑制AA诱导的耗竭CD8 T细胞铁死亡
研究人员进一步深入解析柠康酸调控T细胞功能的分子通路，发现柠康酸可显著抑制磷酸二酯酶PDE1A/C的表达，减少cAMP降解、维持胞内cAMP水平稳定，进而激活PKA‑CREB信号，；从转录水平抑制ALOX5表达，阻断AA过氧化和脂质活性氧累积，最终抑制耗竭T细胞铁死亡。代谢流与能量代谢分析显示，柠康酸可抑制耗竭 T 细胞过度糖酵解，促进线粒体氧化磷酸化，恢复线粒体结构完整性、提高ATP生成能力并减少线粒体活性氧；稳定同位素示踪证实，柠康酸可促进葡萄糖进入TCA循环，增强线粒体代谢活性，为T细胞干性维持和效应功能提供能量保障。
柠康酸维持PDE1-cAMP-PKA信号级联
为验证柠康酸的体内抗肿瘤效应，研究人员开展了一系列荷瘤小鼠实验，结果显示柠康酸预处理的CD8 T细胞在过继转移后，具有更强的体内增殖、存活和肿瘤浸润能力，可显著抑制黑色素瘤、肺癌等多种肿瘤生长并延长生存期。同时，柠康酸与PD‑1/PD‑L1 抗体联合可产生显著协同抗肿瘤作用，有效克服免疫治疗耐药。此外，柠康酸可增强 CAR‑T细胞体内持久性和抗肿瘤活性，降低耗竭相关分子表达，为优化细胞治疗提供新思路。
最后，研究人员结合临床样本进一步验证柠康酸相关通路的临床意义，发现在非小细胞肺癌患者中， CD8 T细胞高表达PDE1A、ALOX5与免疫治疗耐药、不良预后密切相关；而PDE1A或ALOX5低表达患者免疫应答更佳、生存期更长，证实PDE1‑ALOX5轴可作为临床疗效预测标志物，为免疫治疗分层提供重要参考。
柠康酸与ICB协同作用并改善过继性细胞疗法以增强抗肿瘤功效
综上所述，该研究阐明了柠康酸独立于衣康酸的免疫调控机制，建立了代谢物-信号轴-T细胞命运的调控新模式，为肿瘤免疫代谢干预提供全新靶点。
