T細(xì)胞耗竭與膽固醇代謝的關(guān)系：或可應(yīng)用于腫瘤免疫治療
瀏覽：13
發(fā)表時(shí)間：2025-09-02
今天給大家?guī)淼倪@篇文章2023年5月發(fā)表在Cancer Cell上，論文標(biāo)題為“Exhaustion-associated cholesterol deficiency dampens the cytotoxic arm of antitumor immunity”。中科院分子細(xì)胞科學(xué)卓越創(chuàng)新中心許琛琦團(tuán)隊(duì)與武漢大學(xué)生科院宋保亮院士團(tuán)隊(duì)合作，研究繪制了腫瘤微環(huán)境中膽固醇圖譜，揭示膽固醇缺乏驅(qū)動(dòng)腫瘤微環(huán)境中T細(xì)胞耗竭和功能障礙的機(jī)制。通過CRISPR-Cas9敲除CAR-T細(xì)胞的LXRβ，能夠解除膽固醇缺乏導(dǎo)致的T細(xì)胞耗竭和功能障礙，從而顯著增強(qiáng)CAR-T的肝癌治療效果。
臨床問題
腫瘤微環(huán)境（TME）中存在各類免疫細(xì)胞：腫瘤浸潤淋巴細(xì)胞（TILs）可以識(shí)別并殺傷腫瘤細(xì)胞；髓系細(xì)胞，主要是腫瘤相關(guān)巨噬細(xì)胞（TAMs）和中性粒細(xì)胞，行使腫瘤促進(jìn)和免疫抑制功能。T淋巴細(xì)胞進(jìn)入腫瘤微環(huán)境后可能會(huì)發(fā)生耗竭和失能，清除腫瘤能力減弱。目前研究發(fā)現(xiàn)造成T細(xì)胞耗竭和失能的原因有：其一是慢性抗原刺激，其二是腫瘤微環(huán)境引發(fā)T細(xì)胞代謝變化。
腫瘤微環(huán)境中的營養(yǎng)限制是導(dǎo)致腫瘤細(xì)胞免疫逃避的重要因素。葡萄糖是研究廣泛的腫瘤微環(huán)境營養(yǎng)限制因素，其他必需營養(yǎng)素的重要性也在逐漸得到認(rèn)識(shí)。膽固醇作為細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)（包括質(zhì)膜）的重要組成部分，對細(xì)胞增殖至關(guān)重要。癌細(xì)胞通常通過激活SREBP2信號(hào)來上調(diào)膽固醇的生物合成和攝取，以獲得足夠的增殖基礎(chǔ)。基于抑制膽固醇獲取來抑制腫瘤細(xì)胞增殖這一理論，降膽固醇藥物——他汀類藥物，通過抑制膽固醇生物合成中的限速酶HMG-CoA還原酶，用于癌癥治療。
然而其實(shí)際益處并不大，因?yàn)槟[瘤微環(huán)境中各類細(xì)胞的膽固醇水平、實(shí)際效應(yīng)以及腫瘤細(xì)胞與免疫細(xì)胞是否存在膽固醇競爭仍未知，僅僅靶向腫瘤細(xì)胞降低其膽固醇水平容易忽視對其他類型細(xì)胞的影響。因此，需要仔細(xì)評估臨床測試使用的靶向膽固醇代謝藥物對不同類型免疫細(xì)胞有益或有害的作用。對此，我們?nèi)孕璋涯抗夥诺侥[瘤微環(huán)境全局而非僅局限于腫瘤細(xì)胞。
小知識(shí)細(xì)胞的膽固醇代謝主要受兩個(gè)關(guān)鍵轉(zhuǎn)錄因子SREBP2和LXR調(diào)控：SREBP2通過調(diào)控膽固醇生物合成和攝取基因來上調(diào)細(xì)胞膽固醇水平；LXR通過調(diào)控膽固醇外排和抑制膽固醇攝取基因來下調(diào)膽固醇水平。
研究內(nèi)容
為了解腫瘤微環(huán)境中淋巴細(xì)胞膽固醇水平變化，以及嘗試對其干預(yù)觀察能否增強(qiáng)抗腫瘤功能，本篇文章對以下兩個(gè)方面進(jìn)行全面而詳細(xì)的探究：查看腫瘤微環(huán)境的膽固醇圖譜→ 鎖定CD8+ T細(xì)胞會(huì)因膽固醇缺乏而丟失 → 了解CD8+ T細(xì)胞對膽固醇需求特性 → 膽固醇缺乏誘導(dǎo)CD8+ T細(xì)胞自噬介導(dǎo)的凋亡 → TME中膽固醇缺乏引發(fā)T細(xì)胞耗竭機(jī)制 → LXR抑制的抗腫瘤作用
①腫瘤微環(huán)境的膽固醇圖譜
在小鼠B16F10腫瘤和人肝癌腫瘤組織中，通過ALOD4-AF647染色測定質(zhì)膜膽固醇水平，通過測量活細(xì)胞吸收熒光標(biāo)記脂蛋白的能力測定不同細(xì)胞群的膽固醇攝取水平。發(fā)現(xiàn)腫瘤浸潤淋巴細(xì)胞具有較低的膽固醇水平和膽固醇攝取能力。
進(jìn)一步確認(rèn)TILs低膽固醇水平的特殊表現(xiàn)，通過過繼轉(zhuǎn)移實(shí)驗(yàn)比較不同刺激對T細(xì)胞膽固醇水平的影響，發(fā)現(xiàn)腫瘤浸潤性O(shè)T-I T細(xì)胞的膽固醇水平遠(yuǎn)低于疫苗激活的OT-I T細(xì)胞，甚至低于從未受活性抗原刺激的腫瘤小鼠分離的脾OT-I T細(xì)胞。這些數(shù)據(jù)共同表明，TME可以導(dǎo)致TILs中的膽固醇缺乏。
②膽固醇缺乏會(huì)導(dǎo)致腫瘤微環(huán)境中CD8+ T細(xì)胞丟失
使用ScapCKO小鼠模型-特異性從T細(xì)胞中去除SCAP（SREBP2的激活蛋白），抑制膽固醇的獲取。移植MC38結(jié)直腸癌細(xì)胞后檢測TME，發(fā)現(xiàn)CD8+ T細(xì)胞數(shù)量減少，CD4+ T細(xì)胞和Treg數(shù)量未受影響。對數(shù)量減少的PD-1+ CD8+ T 細(xì)胞類群進(jìn)行RNA sequencing，發(fā)現(xiàn)細(xì)胞增殖分化相關(guān)通路、細(xì)胞周期通路表達(dá)下調(diào)。
③CD8+ T比CD4+ T細(xì)胞更積極參與膽固醇獲取
兩種細(xì)胞針對SCAP缺失的反應(yīng)不一樣，受影響更大的說明更依賴膽固醇。通過測量兩種細(xì)胞的膽固醇代謝和相關(guān)通路：FCM +ALOD4探針測量PM cholesterol水平、擴(kuò)張速率；[14C]acetate pulsing測膽固醇從頭合成比例、脂蛋白攝取速率、膽固醇合成和攝取通路中關(guān)鍵蛋白的表達(dá)（SREBP2&LXR）、細(xì)胞核SREBP2水平、AKT和mTORC1通路水平、ACSS2膽固醇合成起始酶水平。發(fā)現(xiàn)CD8+T細(xì)胞攝取利用膽固醇更高，且驗(yàn)證了AKT-mTORC1-SREBP2信號(hào)通路在CD8+ T細(xì)胞中驅(qū)動(dòng)更活躍的膽固醇獲取，通路和膽固醇可以形成一個(gè)前饋回路。
④CD8+ T比CD4+ T細(xì)胞更易受膽固醇缺乏影響
基于兩種細(xì)胞膽固醇代謝的不同，來查看在膽固醇缺乏時(shí)在細(xì)胞增殖和細(xì)胞存活方面的反應(yīng)如何。通過基因干預(yù)（Scap KO、Ldlr KO）、藥理干預(yù)（lovastatin→抑制近端酶 HMGCR / Ro 48-8071→抑制遠(yuǎn)端酶 OSC）發(fā)現(xiàn)，膽固醇缺乏對CD8+T的增殖抑制較強(qiáng)，并且導(dǎo)致更多細(xì)胞死亡。
⑤膽固醇缺乏誘導(dǎo)CD8+ T細(xì)胞自噬介導(dǎo)的凋亡
接下來查看CD8+ T細(xì)胞是何種死亡類型。膽固醇缺乏時(shí)，檢測到了細(xì)胞凋亡、細(xì)胞自噬特征：capase3/PARP分裂、DNA碎片、核斷裂；ULK1磷酸化降低、LC3b成熟；mTORC1不活躍。進(jìn)行上游-添加膽固醇/下游-凋亡抑制劑和自噬抑制劑功能挽救實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，上游的功能挽救更有效：上游干預(yù)激活mTORC1，下游干預(yù)僅僅阻止caspase-8-caspase-3-PARP激活。比較兩種細(xì)胞的自噬表型，CD8+ T細(xì)胞更顯著。
到此為止，文章確認(rèn)了TME中CD8+ T細(xì)胞膽固醇缺乏，了解CD8+ T細(xì)胞對膽固醇需求特性及缺乏后果。那么，在TME中CD8+ T細(xì)胞膽固醇缺乏的機(jī)制是什么呢？
⑥在耗竭T細(xì)胞中，SREBP2和LXR通路的發(fā)生改變
Ⅰ）確定引發(fā)T細(xì)胞內(nèi)膽固醇水平改變的因素和相關(guān)通路
使用動(dòng)物模型（Huh7異種移植瘤+GPC3.BBZ CAR-T過繼移植）和細(xì)胞模型（Huh7和CAR-T細(xì)胞共培養(yǎng)），通過bulk RNA sequencing 和 RT-qRCR驗(yàn)證發(fā)現(xiàn)，SREBP2通路水平↓和LXR通路水平↑。由于甾醇代謝物如氧化甾醇可以直接調(diào)節(jié)SREBP2和LXR活性，甾醇組學(xué)來測量Huh7 細(xì)胞培養(yǎng)基中的甾醇代謝物發(fā)現(xiàn)，培養(yǎng)基含有的27-羥基膽固醇（27-HC）是LXR的一種強(qiáng)效激動(dòng)劑，也可以與INSIG結(jié)合，抑制SREBP2的易位和激活。
Ⅱ）SREBP2/LXR信號(hào)通路和代謝途徑的改變，驅(qū)動(dòng)T細(xì)胞耗竭或功能障礙
使用SREBP2通路抑制劑 (lovastatin or Ro 48-8071)、LXR 通路激活劑 (LXR agonist RGX-104 or GW3965)均能抑制CAR-T細(xì)胞增殖，CAR-T細(xì)胞膽固醇缺乏模型+處理（與腫瘤細(xì)胞共培養(yǎng)+抑制劑/激活劑）下，進(jìn)行bulk RNA seq，LXR↑&SREBP2↓通路改變下調(diào)了缺氧/糖酵解通路和mTORC1活性，上調(diào)了干擾素反應(yīng)。缺氧反應(yīng)促進(jìn)CD8+ T細(xì)胞的抗腫瘤效應(yīng)功能和組織駐留，膽固醇缺乏導(dǎo)致的缺氧反應(yīng)下調(diào)會(huì)減弱抗腫瘤免疫并使T細(xì)胞在缺氧腫瘤微環(huán)境中易受攻擊。糖酵解通路和mTORC1活性下調(diào)會(huì)抑制T細(xì)胞合成代謝與能量生成，影響細(xì)胞分化和存活。上調(diào)的干擾素反應(yīng)會(huì)驅(qū)使T細(xì)胞耗竭，降低ICB療效，并可能進(jìn)一步下調(diào)T細(xì)胞膽固醇水平。
因此，氧甾醇介導(dǎo)的膽固醇水平下降驅(qū)使T細(xì)胞耗竭和功能失調(diào)，主要的代謝途徑和信號(hào)通路被揭示。且與慢性抗原刺激導(dǎo)致T細(xì)胞耗竭的機(jī)制（轉(zhuǎn)錄因子TOX/SOX4）不同。
⑦LXRβ缺失促進(jìn)肝癌模型中CAR-T細(xì)胞活性
LXR通路基因在耗竭的T細(xì)胞中表達(dá)改變極大，選中LXR抑制的策略。篩選出LXRβ，敲掉后體內(nèi)外驗(yàn)證，并驗(yàn)證安全性。
總結(jié)
文章系統(tǒng)性地研究了腫瘤微環(huán)境中T淋巴細(xì)胞的膽固醇代謝狀態(tài)，為進(jìn)一步通過靶向膽固醇代謝治療腫瘤提供了理論基礎(chǔ)。除此之外，該研究可能也與其他涉及到T細(xì)胞膽固醇代謝的疾病相關(guān)。對于自身免疫和慢性炎癥，過度活化的T細(xì)胞會(huì)導(dǎo)致組織損傷，抑制膽固醇獲得可能通過抑制T細(xì)胞免疫來改善疾病進(jìn)展。進(jìn)一步的研究方向：
① 腫瘤微環(huán)境中其他免疫細(xì)胞類群的膽固醇水平以及對功能的影響；
② T細(xì)胞中膽固醇缺乏是如何導(dǎo)致干擾素反應(yīng)上升的；
③ 只在肝癌模型中進(jìn)行了膽固醇水平修正，在其他類型的癌癥中有待考察；
④ 膽固醇生物合成途徑的另一個(gè)產(chǎn)物-類異戊二烯的功能有待探究。
主營項(xiàng)目
1. 動(dòng)物實(shí)驗(yàn)
動(dòng)物飼養(yǎng)、疾病造模、行為學(xué)檢測、心功能、無創(chuàng)血壓、血常規(guī)、全自動(dòng)生化檢測等
2. 細(xì)胞實(shí)驗(yàn)
CCK8/MTT、原代細(xì)胞分離、流式細(xì)胞實(shí)驗(yàn)、細(xì)胞劃痕、侵襲、遷移、EDU染色、轉(zhuǎn)染、穩(wěn)定株
3. 分子生物學(xué)
PCR檢測、熒光定量PCR、絕對定量PCR、端粒酶長度、pull down、雙熒光素酶、SSR、SNP檢測等
4. 蛋白實(shí)驗(yàn)
WB、Co-IP、酵母雙雜
5. 病理實(shí)驗(yàn)
HE染色、免疫組學(xué)、電鏡
6. 生理生化實(shí)驗(yàn)
肝腎功能、抗氧化、免疫反應(yīng)等生理免疫指標(biāo);動(dòng)植物營養(yǎng)指標(biāo)、微量元素、重金屬、酶活等。
7. 多組學(xué)實(shí)驗(yàn)
基因組、轉(zhuǎn)錄調(diào)控、蛋白組、代謝組、微生物多樣性、宏基因組、生信分析
8. 整體課題實(shí)驗(yàn)
方案設(shè)計(jì)、整體實(shí)驗(yàn)交付、標(biāo)書寫作、論文潤色、協(xié)助投稿
聯(lián)系我們
康旭禾生物提供包括動(dòng)物實(shí)驗(yàn)、細(xì)胞實(shí)驗(yàn)、分子實(shí)驗(yàn)、病理實(shí)驗(yàn)、流式檢測實(shí)驗(yàn)及論文翻譯、潤色、投稿輔助等相關(guān)的各項(xiàng)服務(wù)。
聯(lián)系方式：15579126092
公司官網(wǎng)：http://consurebio.com/
公司地址：江西省南昌市南昌縣小藍(lán)VR產(chǎn)業(yè)基地D座2樓
點(diǎn)擊右上角
分享給朋友吧
長按圖片保存/分享
13
電話：19379182007
郵箱：sale@consurebio.com
QQ：3954404680
地址：南京市鼓樓區(qū)新河一村11號(hào)4幢1486室
實(shí)驗(yàn)室地址：江西省南昌市南昌縣小藍(lán)VR產(chǎn)業(yè)基地D座2樓
科研服務(wù)
科研產(chǎn)品
微信公眾號(hào)
微信視頻號(hào)
版權(quán)所有：南京康旭禾生物科技有限公司 蘇ICP備2021044455號(hào)-1
在線咨詢
聯(lián)系方式
聯(lián)系電話
19379182007
聯(lián)系電話
15579155056
掃一掃二維碼
