日期：
2023-04-20 12:01:54
来源：BioArt收集 编辑：咸姐
撰文 | 咸姐
过继性T细胞治疗 （ACT ）在治疗癌症方面取得了无与伦比的临床效果，但其疗效——特别是在实体肿瘤中——往往受到过继性转移T细胞的肿瘤内浸润、持续性和功能的限制。肿瘤微环境（TME）中的代谢状态是影响ACT成功率的主要因素，其中的营养物质的类型和可用性会影响T细胞的功能，必需营养物质的消耗和TME中有毒代谢生物产物的积累会抑制抗肿瘤反应，如脂质的积累【1,2】 。不同类别的脂质可作为免疫细胞中的代谢中间体、膜成分或信号分子影响T细胞增殖、活化和分化。然而，目前只有特定的长链脂肪酸（LC-FA）被证实会损害CD8+ T细胞（CTL ，细胞毒性T细胞 ）线粒体的完整性和功能，从而导致其衰竭和抗肿瘤免疫缺陷【3】 。是否所有LC-FA都对T细胞功能有害，以及它们如何调节不同的CTL命运决定，都尚未得到彻底的研究。近日，来自意大利欧洲肿瘤学研究所IRCCS的Teresa Manzo 团队在Cell Metabolism Linoleic acid potentiates CD8+ T cell metabolic fitness and antitumor immunity 证明亚油酸是CTL功能的主要正向调节因子，其可通过促进线粒体适应度和记忆样表型改善肿瘤控制，为通过脂质诱导的CTL代谢重编程增强ACT疗效并扩大其对难治性恶性肿瘤的益处奠定了基础。 LC-FA是T细胞活化、增殖和功能的重要调节因子，因此本文研究人员首先通过量化T细胞激活过程中LC-FA的组成和丰度来研究不同类型的脂质是否能调节CTL反应。结果显示与原始CTL相比，活化的CTL中饱和脂肪酸（SFA）的水平相似，但不饱和FA不同，多不饱和脂肪酸 （PUFA ）显著降低，尤其是亚油酸 （LA ）的丰度在CTL激活时显著降低，提示其可能在T细胞激活期间被使用或消耗。在所有LC-FA中，LA是通过饮食获得的最丰富的ω-6 PUFA，在健康和疾病中具有重要功能，但是其在CTL免疫中的具体作用仍有待确认。因此，本文研究人员决定研究LA在调节CTL命运和活性中的作用。 为了探索LA是否在调节CTL代谢中起作用，研究人员在最终浓度为100 mM（在血浆水平的范围内）的LA存在下激活CTL（LA-CTL），进行实验，并将其与对照（CTR-CLT）进行比较，结果显示LA可以增强CTL中的线粒体含量和活性，而且与CTR-CLT 相比，LA-CTL在静息和应激条件下都更具活力，表现为更高的耗氧率（OCR）和储备呼吸能力（SRC），并且LA-CTL对应激条件的反应能力的提高依赖于脂肪酸氧化（FAO）。除此之外，LA-CTL还具有更好的糖酵解活性，而这可能是通过pS6（对于CTL在应激下执行效应器功能至关重要）的上调来维持的。不过实验结果发现，LA-CTL更倾向于优先利用OXPHOS。由此表明LA赋予CTL增强的生物能量和代谢适应性，从而使它们对增加的能量需求和应激条件更加敏感。 随后，为了深入了解LA对CTL的影响的机制，研究人员对LA-CTL与CTR-CTL进行了转录分析，分析结果显示了线粒体适应性和内质网（ER）稳态的密切协同调节作用。进一步地实验验证了LA诱导的ER和线粒体的配对参与，并且LA增强了线粒体-内质网接触（MERC）的形成和与钙信号相关的下游CTL过程。那么LA是否通过评估其富集亚细胞组分的脂质组成整合到线粒体、ER和MERC的膜中呢？答案是肯定的，实验结果证实LA介导了线粒体、ER和MERC膜的深层脂质重塑，从而改变了它们的化学物理性质并改善了它们的功能。 既然LA促进了代谢适应性和MERC形成（记忆T细胞的标志），那么LA是否也影响CTL的激活和分化呢？实验结果显示，LA不影响CTL激活，但影响其向记忆细胞的分化。此外，LA-CTL的细胞数量显著增加，表明与CTR-CTL相比具有生存优势，并且能够同时产生多达5种效应细胞因子，这种能力被称为T细胞多功能性，是记忆性CTL的典型特征。进一步实验结果证实LA诱导的代谢重编程可将CD8 T细胞从衰竭转向具有更强杀伤能力的记忆表型。对LA诱导表型的时间序列进行剖析后，研究人员最终提出一个模型，即LA通过促进MERC的形成，促进线粒体代谢和Ca2+信号传导，从而协同促进细胞毒性活性，随后改善代谢适应性并向记忆CTL分化。与此同时，LA在诱导上述代谢和功能重组方面是独特的，其具有在CTL中培养联合线粒体-ER串扰的独特能力，进而调节CTL的命运和功能。 接下来，为了阐明与LA处理相关的代谢程序，研究人员对LA-和CTR-CTL进行了代谢组学分析。结果发现在LA-CTL中，糖酵解中间体迅速转移到戊糖磷酸途径（PPP）中，可能产生脂质生物合成所需的还原烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸 (NADPH)，由此提示LA 协调葡萄糖代谢不仅仅作为能量产生途径，还可作为代谢途径来支持FA合成所需中间体的产生，证明LA可调节刺激脂质生物合成的代谢程序。进一步地实验结果表明，尽管最大化NADPH的产生可以维持FAO并抑制活性生物产物，但LA将可用的资源转移到三酰甘油（TAG）的合成上，通过增加不饱和来促进磷脂（PL）重塑。在此过程中，LA改变了膜的流动性，最终赋予了CTL改善和持续的功能。 最后，研究人员采用ACT小鼠模型在体内验证LA的功能，结果显示LA能够在CTL中诱导深刻的代谢重编程，保护其免于衰竭，并推动具有强大抗肿瘤活性的记忆表型的产生，证实LA代谢重编程的CTL可在体内产生优异的抗肿瘤反应。同样的，LA也可以促进人CTL的线粒体活性和记忆表型，影响了人类CTL的代谢适应性和命运。基于此，研究人员在使用人类嵌合抗原受体T（CAR-T）细胞的临床相关系统上应用了离体LA治疗，分析了三种不同的LA重定向CAR-T细胞的性能，结果显示LA促进了CAR-T细胞更高的代谢适应性。进一步地在与靶肿瘤细胞的长期共培养试验中测试这些CAR-T细胞发现，只有LA处理的CAR-T细胞在与较高比例的肿瘤细胞孵育时保留细胞毒性能力，表明LA增强了CAR-T细胞功能。与此同时，在小鼠模型中测试LA重定向CAR-T细胞的肿瘤控制能力，与对照CAR-T细胞相比，LA-CAR-T细胞能有效控制肿瘤，延长小鼠存活期。由此确定LA是可以增加CTL代谢适应性和抗肿瘤反应的工具，并为这种方法的治疗相关性提供了初步证据。 综上所述，本研究证明亚油酸作为一种必需的多不饱和脂肪酸，可以通过线粒体重编程改善CTL功能和记忆分化，最终防止CTL衰竭并增强抗肿瘤反应，由此显示脂质对T细胞生理的重要影响，其参与了不同的代谢、功能和细胞程序，也提示脂质或将成为癌症免疫治疗中定制T细胞介导免疫反应的不可或缺的部分。 原文链接：
https://doi.org/10.1016/j.cmet.2023.02.013
制版人：十一
1. Li, W., and Zhang, L. (2020). Rewiring mitochondrial metabolism for CD8+ T cell memory formation and effective cancer immunotherapy. Front. Immunol. 2. Howie, D., ten Bokum, A., Necula, A.S., Cobbold, S.P., and Waldmann, H. (2017). The role of lipid metabolism in T lymphocyte differentiation and survival. Front. Immunol. 3. Manzo, T., Prentice, B.M., Anderson, K.G., et al. (2020). Accumulation of long-chain fatty acids in the tumor microenvironment drives dysfunction in intrapancreatic CD8+ T cells. J. Exp. Med. 【原创文章】BioArt原创文章，欢迎个人转发分享，未经允许禁止转载，所刊登的所有作品的著作权均为BioArt所拥有。BioArt保留所有法定权利，违者必究。