來源：生物世界 2023-07-31 14:27
該研究報道了腫瘤細(xì)胞糖酵解參與調(diào)控CTL分泌TNFα介導(dǎo)殺傷的一種新機制，并發(fā)現(xiàn)Glut1為腫瘤細(xì)胞偏好性的糖酵解靶點，為提高現(xiàn)有療法的響應(yīng)率和開發(fā)新型免疫療法提供了新的見解。
免疫療法在臨床上取得了巨大成功，但大多數(shù)患者未能從治療中獲得持續(xù)的臨床療效。細(xì)胞毒性T細(xì)胞（CTL）是抗腫瘤免疫反應(yīng)的關(guān)鍵效應(yīng)細(xì)胞，它們通過T細(xì)胞受體（TCR）與肽-主要組織相容性復(fù)合物（MHC）的相互作用來特異性地識別腫瘤細(xì)胞。CTL會釋放含有穿孔素和顆粒酶的細(xì)胞毒性顆粒以誘導(dǎo)靶細(xì)胞凋亡。因此，癌細(xì)胞通常會發(fā)展多種機制來避免CTL介導(dǎo)的識別和殺傷。其中，已知的機制包括抗原呈遞途徑的下調(diào)，以及免疫抑制分子如PD-L1和SERPINB9的上調(diào)等。此外，CTL還釋放TNFα 和IFNγ等細(xì)胞因子殺傷腫瘤細(xì)胞。然而，腫瘤細(xì)胞如何耐受細(xì)胞因子介導(dǎo)殺傷的分子機制尚不明確。
2023年7月27日，清華大學(xué)醫(yī)學(xué)院潘登團隊、北京大學(xué)定量生物學(xué)中心（CQB）、北大-清華生命科學(xué)聯(lián)合中心曾澤賢團隊與武漢大學(xué)中南醫(yī)院汪付兵團隊合作，在 Cell Metabolism 期刊發(fā)表了題為：Tumor aerobic glycolysis confers immune evasion through modulating sensitivity to T cell-mediated bystander killing via TNFα 的研究論文，
該研究發(fā)現(xiàn)，抑制腫瘤糖酵解和葡萄糖轉(zhuǎn)運體1（Glut1）會增強細(xì)胞毒性T細(xì)胞（CTL）對腫瘤細(xì)胞的殺傷。
在機制方面，Glut1失活會導(dǎo)致腫瘤氧化磷酸化水平（OXPHOS）上升，從而產(chǎn)生過量的活性氧化物（ROS），后者促進TNFα介導(dǎo)的細(xì)胞死亡。通過Glut1特異抑制劑BAY-876可使多種小鼠腫瘤細(xì)胞對抗腫瘤免疫更敏感。此外，由于CTL高表達(dá)另一個葡萄糖轉(zhuǎn)運蛋白Glut3，抑制Glut1對CTL功能的影響相對較小。因此，靶向Glut1為腫瘤免疫療法提供了新的治療思路。
研究團隊首先在小鼠肺癌細(xì)胞系LLC和胰腺癌細(xì)胞系Panc02中進行了全基因組的CRISPR-Cas9篩選以尋找抗CTL介導(dǎo)殺傷的基因。篩選發(fā)現(xiàn)，靶向糖酵解的關(guān)鍵基因如Slc2a1 (Glut1)、Gpi1、Pkm和Ldha 的sgRNA豐度顯著下降，揭示了腫瘤細(xì)胞糖酵解通路在調(diào)控腫瘤抵抗CTL殺傷的關(guān)鍵作用。通過整合多套人類單細(xì)胞數(shù)據(jù)以及免疫熒光實驗發(fā)現(xiàn)，Glut1在腫瘤細(xì)胞表達(dá)更高，而免疫細(xì)胞則選擇性高表達(dá)Glut3用以攝取葡萄糖。因此研究團隊選擇Glut1作為潛在特異性靶向腫瘤細(xì)胞糖酵解通路的靶點繼續(xù)深入研究。
研究團隊發(fā)現(xiàn)Glut1敲除所導(dǎo)致的對CTL殺傷敏感的表型不依賴腫瘤細(xì)胞與T細(xì)胞的直接接觸，暗示了Glut1參與調(diào)控腫瘤細(xì)胞對CTL釋放細(xì)胞因子殺傷的耐受。通過一系列生化和細(xì)胞實驗，研究團隊證明了Glut1缺失導(dǎo)致腫瘤細(xì)胞對TNFα 誘導(dǎo)的細(xì)胞死亡顯著上升。在機理上， Glut1的抑制導(dǎo)致線粒體氧化磷酸化（OXPHOS）水平顯著升高并產(chǎn)生大量的活性氧（ROS），后者在細(xì)胞內(nèi)的堆積導(dǎo)致c-Flip的水平下調(diào)，進而加劇TNFα誘導(dǎo)的細(xì)胞凋亡。
最后，在多種小鼠腫瘤模型中，研究團隊發(fā)現(xiàn)抑制Glut1對于腫瘤在免疫缺陷小鼠中生長沒有影響，卻可以抑制腫瘤在免疫健全小鼠中的生長，表明靶向Glut1對腫瘤的抑制作用依賴于宿主的適應(yīng)性免疫系統(tǒng)。重要的是，當(dāng)使用TNFa受體敲除的腫瘤細(xì)胞時，抑制Glut1導(dǎo)致的腫瘤生長減緩的效應(yīng)相應(yīng)的消失，再次表明Glut1抑制與腫瘤TNFa通路密切相關(guān)。研究團隊進一步分析了接受免疫檢查點阻斷（ICB）治療的病人的臨床試驗數(shù)據(jù)集和TCGA數(shù)據(jù)庫，發(fā)現(xiàn)糖酵解/Glut1特征的低表達(dá)與對ICB更好的響應(yīng)有關(guān)。
綜上，該研究報道了腫瘤細(xì)胞糖酵解參與調(diào)控CTL分泌TNFα介導(dǎo)殺傷的一種新機制，并發(fā)現(xiàn)Glut1為腫瘤細(xì)胞偏好性的糖酵解靶點，為提高現(xiàn)有療法的響應(yīng)率和開發(fā)新型免疫療法提供了新的見解。
清華大學(xué)醫(yī)學(xué)院基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)系博士生吳利健為論文第一作者。清華大學(xué)醫(yī)學(xué)院潘登、北京大學(xué)定量生物學(xué)中心曾澤賢、武漢大學(xué)中南醫(yī)院汪付兵為論文共同通訊作者。
