天津大学生命科学学院吕春婉团队JITC发文：破解调控T细胞功能的代谢检查点

2022-01-15 0 新闻公告来源：天津大学新闻网

间质瘤（Mesothelioma）是一种恶性程度很高、治疗方式非常有限的肿瘤，临床上仅有一小部分间质瘤病人对免疫检查点阻断疗法（Immune Checkpoint Immunotherapy, ICI）起反应。根据文献报道，肿瘤浸润CTLs（细胞毒T淋巴细胞）中Granzyme B的表达水平与间质瘤病人对ICI疗法的反应性成正相关。此外，磷酸戊糖途径（The pentose phosphate pathway, PPP）是有氧糖酵解的平行代谢途径，可催化葡萄糖代谢生成NADPH和5-磷酸核糖。然而，PPP在T细胞对肿瘤的反应性中所起的作用，尤其是在T细胞进行有氧酵解背景下所起的作用却鲜见报道。因此，揭示PPP调控CTLs功能的分子机理具有重要的理论意义和实践价值。

近日，天津大学生命科学学院英才副教授吕春婉联合美国佐治亚医学院Kebin Liu教授团队，在调控间质瘤浸润T细胞功能的代谢检查点研究中取得重要突破，在肿瘤免疫学领域著名期刊Journal for Immunotherapy of Cancer（JITC）（IF:13.751，JCR一区）上发表题为“G6PD functions as a metabolic checkpoint to regulate granzyme B expression in tumor-specific cytotoxic T lymphocytes”的研究论文，文中指出：PPP的限速酶6-磷酸葡萄糖脱氢酶（G6PD）是肿瘤激活CTLs的代谢检查点，H3K9me3/G6PD/Acetyl-CoA/H3K9ac/Gzmb表观遗传学通路在CTLs激活和间质瘤的免疫逃逸中起着重要的调控作用。

本文要点：

1)肿瘤细胞可有效激活肿瘤特异的CTLs并促进其进行有氧酵解：小鼠间质瘤细胞AB1可在I型和II型干扰素的诱导下高表达PD-L1，具有较高的免疫抑制性，可在体外模拟人间质瘤。2/20 CTLs是一种抗原特异性的CTL，可特异性地识别表达在AB1细胞表面的gp70蛋白中的AH1肽段。我们将AB1细胞与2/20 CTLs共培养，发现2/20 CTLs可剂量依赖性地杀伤AB1细胞；另一方面，AB1细胞在小鼠体内可剂量依赖性地在肺部形成肿瘤结节，2/20 CTLs转移疗法可剂量依赖性地降低肿瘤结节数量。已知在激活的T细胞中有氧酵解过程增强，为了阐明肿瘤细胞在T细胞激活过程中是否能调节有氧酵解，我们将2/20 CTLs用抗CD3/CD28抗体、AH1肽段和AB1细胞分别激活，结果表明：与其他两种激活方式相比，AB1细胞可诱导2/20 CTLs生成更多的乳酸（有氧酵解的重要产物），证明间质瘤可有效促进活化CTLs进行有氧酵解（图1）。

图1.肿瘤特异性CTL激活和功能检测模型

2) G6PD作为代谢检查点可调控葡萄糖代谢流的分配和肿瘤诱导的CTL耗竭。AG1是G6PD特异性的激活剂。我们将2/20 CTLs和AB1在AG1存在的情况下共培养，AG1可剂量依赖性地提高Gzmb+的2/20 CTLs比例。在AB1小鼠体内模型中，尽管AG1降低了肿瘤浸润CD8+T细胞总量，却在肿瘤微环境中显著提高了肿瘤抗原特异性CTLs中Gzmb+的比例。由此可知，G6PD-PPP代谢途径可在体内有效诱导肿瘤特异性CTLs的激活（图2）。我们进一步将2/20 CTLs从共培养物中分离出来并检测Acetyl CoA的含量和H3K9ac的富集程度，发现AG1处理可剂量依赖性地提高2/20 CTLs中Acetyl CoA的产量，并显著增加H3K9ac在Gzmb启动子上的富集程度（图3）。

图2. G6PD-PPP代谢途径可在肿瘤激活CTLs中诱导Gzmb的表达

图3. G6PD在肿瘤特异CTLs中提高Acetyl-CoA的产量并增加H3K9ac在Gzmb启动子上的富集

3)药理学上激活G6PD，可在体外提高CTL的肿瘤裂解功能并在体内抑制肿瘤的生长。在体外2/20 CTLs与AB1细胞共培养模型中，G6PD激活剂AG1可有效提高2/20 CTLs介导的AB1裂解。在体内AB1小鼠模型中，AG1可显著抑制肿瘤细胞的增殖并遏制肿瘤的生长（图4）。对TCGA数据库的分析可知，CTLs的肿瘤浸润水平与上皮样间质瘤病人的总体生存率无关，但GZMB表达水平却与上皮样间质瘤病人的总体生存率成正相关。这证明，肿瘤浸润CTLs效应子Granzyme B的表达水平和功能，而不是CTLs总的浸润水平，决定了肿瘤生长控制和上皮样间质瘤病人的生存率（图5）。