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*仅供医学专业人士阅读参考 人类大脑中的神经元，可以说是我们身体里最长寿的一组细胞了。与其他寿命在几天到几个月不等的细胞不同，神经元往往“寿与人齐”，在我们的一生中都兢兢业业工作维持着关键的认知和记忆。 而衰老和疾病会带走这些对我们至关重要的神经元，于是如何促进神经元的再生就成了大家关注的课题。 关于成人脑内神经元是否可以再生，科学家们争论不休。有研究认为，成人的海马体中存在丰富的神经发生，老年人中也是如此。或许受限于观察方法，也有研究者无法复现这一结论。 人脑到底什么情况暂且留给科学家去争论，在情况更简单明了的小鼠中，是存在成年神经发生的。小鼠脑室下区（SVZ）中存在丰富的神经干细胞（NSC），它们在静止态和激活态之间转换，每天能够产生数千个新生神经元。 当小鼠进入衰老状态，神经干细胞激活和形成新神经元的能力大大受损，随之而来的就是感觉和认知功能缺陷。 那么是什么阻碍了神经干细胞的工作呢？ 近期，斯坦福科学团队在《自然》杂志上发表的论文给了我们一个意料之外情理之中的答案——贪糖！ 研究者们发现，衰老神经干细胞摄取葡萄糖的量竟能达到年轻神经干细胞的2倍，通过敲除葡萄糖转运蛋白GLUT4抑制葡萄糖摄取，能够显著改善衰老神经干细胞的激活能力。 此前就有研究发现，降低神经元糖酵解水平竟是有利于认知健康的；不久前我国科学家在灵长类动物中进行的二甲双胍实验也暗示控糖潜在的认知调节作用。 论文题图 其实，最开始科学家们还真没往糖上面想。 激活衰老神经干细胞已经有不少研究结果，发现了几个特定的信号通路和转录调控因子。但这样的视角是比较受限的，因此研究者们决定整个大活儿，用CRISPR-Cas9全基因组筛选来寻找影响衰老神经干细胞的重要通路。 说是大活儿一点都不夸张，研究者建立了23000个蛋白质编码基因的sgRNA文库进行了体外筛选，每个基因准备了10个不同的sgRNA，另外还有15000个对照sgRNA，工程还是很庞大的。 分析的神经干细胞分别取自3-4月龄的年轻小鼠和18-21月龄的衰老小鼠。不用多说，衰老小鼠神经干细胞的激活能力显然更差，大约只有年轻小鼠的一半。 研究者发现，影响神经干细胞激活的很多基因在年轻或衰老细胞中都是特异的，说明神经干细胞的调节因子会随着年龄的增长而变化。 研究者最终选中了10个基因，认为敲除它们能够有效促进衰老神经干细胞激活。有趣的是，其中几个基因，如Sptlc2、RSPH3a和PXDC1以及葡萄糖转运蛋白基因Slc2a4（编码GLUT4）和Slc2a12（编码GLUT12），此前并没有报道过与神经干细胞激活有关。 体内筛选流程 研究者接下来又在小鼠体内进行了筛选实验，并与体外实验结果进行了对比。功能上来说，与纤毛、葡萄糖代谢、核糖核蛋白结构有关的基因对衰老神经干细胞功能很重要。 其中，表现最为显著和一致的，要数Slc2a4。 这还是有点让人意外的。Slc2a4的表达产物GLUT4是一种胰岛素依赖性葡萄糖转运蛋白，葡萄糖代谢与神经元干细胞自我更新确实存在一定的关系，GLUT4出现在这里属实是意料之外情理之中了。 研究者发现，在体外实验中，衰老神经干细胞吸收葡萄糖的量可达到年轻神经干细胞的2倍。在衰老过程中，神经干细胞GLUT4表达会逐渐增加，敲除GLUT4则能够显著增加小鼠的神经干细胞数量和神经发生。从实验结果来看，葡萄糖摄取增加带来的糖酵解增加可能是问题所在。 去除培养基中的糖可以激活衰老神经干细胞 此外，不敲除GLUT4，仅是短暂限制培养基中的葡萄糖水平，也能有效提升衰老神经干细胞的激活能力。 研究者认为，这意味着在药物和基因疗法之外，或许简单的低碳水化合物饮食就能够一定程度上起到调节作用。研究者们准备在后续的实验中，进一步探索控糖带来的影响能有多大。 奇点糕近期推出了《2024ASCO年会深度盘点》课程，为大家系统盘点了2024ASCO年会上实体瘤领域的重磅进展，让您在100分钟内迅速深入把握前沿。长按识别下图中的二维码即可购买，购买后您可以在「奇点网小程序」收听，或下载奇点网「医学奇点」苹果客户端收听。如果遇到任何技术问题大家可以戳我们下图中的客服小伙伴来解决~~ 参考资料： [1]https://www-nature-com.libproxy1.nus.edu.sg/articles/s41586-024-07972-2 [2]https://www-nature-com.libproxy1.nus.edu.sg/articles/d41586-024-03177-9 [3]https://news-stanford-edu.libproxy1.nus.edu.sg/stories/2024/10/study-generating-neurons.html 本文作者 | 代丝雨

引言 脂质，作为一类复杂的生物分子，在维护细胞膜稳态、调控信号传导以及能量产生过程中扮演着不可或缺的角色。与脂质代谢密切相关的基因在肿瘤组织中常常呈现上调趋势。在快速增殖的癌细胞内，持续的脂质供应是维系它们生长环境的关键要素。 肿瘤中的脂质代谢深受肿瘤微环境（TME）及机体整体代谢状态的影响。例如，缺氧条件下肿瘤细胞会加速清除脂质，TME中的饱和脂质可以保护癌细胞免受氧化损伤，高脂喂养会加速小鼠的肿瘤发生、转移和免疫逃逸等。 尽管脂质代谢在膜功能维持、信号转导和能量供给中的核心地位已得到广泛认可，但关于特定脂质如何促进肿瘤发生的机制仍尚未完全阐明。过量的脂质积累常与肿瘤进展相伴，且在某些情境下，脂质的致瘤作用是通过TME中的免疫细胞所介导的。然而，究竟何种脂质分子是肿瘤发生与免疫逃逸的关键推手，目前仍是一个亟待探索的科学问题。 近日，来自美国洛克菲勒大学的Kıvanç Birsoy研究小组在Nature杂志上发表题为Glycosphingolipid synthesis mediates immune evasion in KRAS-driven cancer的研究论文，这篇文章运用功能基因组学与脂类组学等方法，揭示了鞘脂合成在癌症免疫逃逸中的关键角色。研究发现，通过阻断癌细胞中的鞘脂生成途径，特别是经由干扰素-γ（IFNγ）信号通路的调控，能够有效强化自然杀伤细胞及CD8+T细胞的抗肿瘤增殖效能。机制解析表明，鞘糖脂的减少显著提升了IFNγ受体亚基1（IFNGR1）的水平，介导IFNγ诱导的生长抑制及促炎信号传递。鞘糖脂合成的药理学抑制与当前检查点阻断疗法协同作用，促进了更为强劲的抗肿瘤免疫反应。这项工作明确了鞘糖脂是癌症免疫逃逸过程中不可忽视的关键脂质。 为了鉴定参与癌症免疫逃逸脂质通路，作者采用Kras突变小鼠胰腺导管腺癌（PDAC）细胞系HY15549，用靶向含296个脂质代谢基因的sgRNA文库进行转导，将细胞移植到C57BL/6J免疫活性小鼠、骨髓清除对照及NSG免疫缺陷小鼠中。KEGG分析显示膜脂质，包括鞘脂、磷脂酰胆碱、磷脂酰乙醇胺在内的膜脂质的合成是免疫逃逸关键。 脂质组学发现免疫健全小鼠肿瘤中鞘脂富集，但在免疫缺陷的小鼠肿瘤中就没有。鉴于鞘氨醇在肿瘤中的上调，作者决定聚焦于鞘氨醇，探索其在肿瘤免疫逃逸中的作用机制。鞘脂为细胞膜成分，它的从头合成限速酶是SPT，生成3-酮鞘氨醇后转化为神经酰胺，再形成鞘磷脂等复杂膜鞘脂。免疫健全小鼠中，编码神经酰胺合成及鞘糖脂前体酶的基因对肿瘤生长非常关键，而鞘氨醇相关基因未显著影响，提示鞘糖脂产生可能与免疫逃逸密切相关。 为什么癌细胞需要从头合成鞘脂以实现免疫逃逸？作者构建了Sptlc1/2-KO细胞细胞，Sptlc1缺失抑制肿瘤生长，增强SPT功能会促进免疫正常小鼠的肿瘤生长，但不影响免疫低下小鼠。由此看来，抑制肿瘤内新生鞘脂合成可增强抗肿瘤免疫。 接下来作者研究了抑制癌细胞鞘脂合成对TME免疫细胞的影响，发现Sptlc1-KO肿瘤中的髓样细胞比例发生了变化，但浸润淋巴细胞的比例没有发生显著变化。Sptlc1-KO肿瘤中NK和CD8+ T细胞活化，细胞毒性相关基因如IFNγ上调，表明鞘脂的缺失改变了TME中毒性淋巴细胞功能。从头鞘氨醇脂的合成保护癌细胞免受NK和CD8+T细胞的免疫监视。 鞘脂介导NK和CD8+T细胞免疫逃逸的机制是什么？受到刺激后，NK与T细胞会分泌促炎细胞因子，通过表达FasL/TRAIL或IFNγ激活靶细胞凋亡和炎症，以及抗增殖信号级联反应。Sptlc1-KO胰腺癌细胞在免疫监视下，上调参与干扰素信号传导和反应途径的基因的表达。IFNγ主要由活化的NK和T细胞产生，鞘脂缺失增强IFNγ诱导的JAK1/STAT1磷酸化，使癌细胞对IFNγ介导的生长抑制敏感。CRISPR敲除Ifngr1/Jak1挽救了Sptlc1-KO细胞中IFNγ的抗增殖作用。IFNγ缺陷型小鼠中，Sptlc1-KO的抗肿瘤作用减弱，表明鞘脂保护癌细胞免受IFNγ信号影响。 膜脂质成分的变化可能会影响膜蛋白的功能，作者对全细胞和质膜蛋白进行了平行蛋白质组学分析，发现鞘脂合成缺失导致膜蛋白IFNGR1表达上调，与IFNγ敏感性增加相关。进一步CRISPR筛选揭示UGCG（UDP-葡萄糖神经酰胺葡萄糖基转移酶）影响IFNGR1水平，它催化神经酰胺转化为鞘糖脂的第一步，表明鞘糖脂与IFNGR1的膜表达之间存在联系。 Eligustat是一种小分子UGCG抑制剂，也是一种耐受性良好的临床药物，用于减少脂质积累，Eligustat联合检查点阻断疗法治疗KRAS驱动的肿瘤，有显著的协同抑瘤效果。单独使用Eligustat治疗没有显著效果，这可能是由于靶向不完全或是TME中有其他免疫细胞的影响。TCGA-PanCanAtlas数据集也显示，UGCG的高表达与胰腺导管腺癌的病情严重程度之间存在显著关联。 综上所述，这项工作揭示了鞘糖脂在KRAS驱动的癌细胞免疫逃逸过程中扮演着至关重要的内源性制约角色。鞘糖脂通过调控IFNGR1的表达促进了癌细胞的免疫逃逸能力。此外，本研究还通过联合药理学干预来调控细胞膜鞘脂，可能是一条增强免疫治疗疗效的创新策略。 展望未来，膜鞘糖脂的增加是否可预测癌症进展及患者对免疫治疗响应性？是否仅限于KRAS突变的肿瘤类型？还是具有更广泛的普适性从而能够惠及更多种类的癌症患者？这些问题都值得进一步研究。 参考文献 https://doi-org.libproxy1.nus.edu.sg/10.1038/s41586-024-07787-1 责编|探索君 排版|探索君 文章来源|“BioArt” End 往期精选 围观 一文读透细胞死亡(Cell Death) | 24年Cell重磅综述（长文收藏版） 热文 Cell | 是什么决定了细胞的大小？ 热文 Nature | 2024年值得关注的七项技术 热文 Nature | 自身免疫性疾病能被治愈吗？科学家们终于看到了希望 热文 CRISPR技术进化史 | 24年Cell综述

*仅供医学专业人士阅读参考有句话叫“甲之蜜糖，乙之砒霜”，它适用的情景还真不少，比如各位重视健康和身材管理的朋友，听到油脂肯定是一脸嫌弃，但在营养物质匮乏的肿瘤微环境里，各种脂质可是会被癌细胞疯抢或努力合成的重要“战略资源”，而且它们的作用还不仅仅限于供能呢。在今天的《自然》上，一项由美国洛克菲勒大学研究团队主持开展的研究成果就显示，磷脂类物质中鞘糖脂（Glycosphingolipid）的合成，就对KRAS突变驱动的肿瘤成功实现免疫逃逸至关重要：鞘糖脂合成水平与癌细胞表面的干扰素γ受体1（IFNGR1）数量多寡挂钩，阻断鞘糖脂合成会使IFNGR1增多，就让癌细胞更容易被抗肿瘤免疫应答消灭[1]。论文首页截图虽说学界早就发现了各种脂质促癌症进展和转移的作用[2]，但还很少把“罪名”具体落到某一种具体的脂质分子上，这显然还不足以为精准干预策略指明方向，所以在本次研究中，洛克菲勒大学研究团队对KRAS突变型胰腺导管腺癌（PDAC，使用HY15549细胞系）开展了功能基因组学和脂质组学分析，以期找到对免疫逃逸有关键作用的脂质分子。基因集富集分析（GSEA）显示，与植入到清髓小鼠体内的癌细胞相比，在免疫健全小鼠体内成功存活并成瘤的PDAC细胞，合成鞘脂类分子及磷脂酰胆碱、磷脂酰乙醇胺的能力明显增强，提示它们可能与免疫逃逸相关，而汇总GSEA及脂质组学分析结果后，作为细胞膜重要成分之一的鞘糖脂，就成了唯一的“犯罪嫌疑人”。鞘糖脂与PDAC细胞成功实现免疫逃逸有关研究者们随即在实验中证实，敲除或敲低鞘糖脂从头合成过程所需的关键酶编码基因（Sptlc1/Sptlc2），即可显著抑制肿瘤生长，且先天免疫和适应性免疫应答均参与了抑癌：敲除相关基因后对肿瘤微环境的分析显示，NK细胞和CD8+T细胞都会赶来杀伤癌细胞。那么问题来了，合成鞘糖脂为什么能帮PDAC细胞逃避免疫系统的追杀呢？共培养实验显示，因敲除Sptlc1/Sptlc2而不能合成鞘糖脂的癌细胞与NK细胞或T细胞共培养时，细胞内干扰素信号相关基因表达均发生了显著上调，其中作用最不可或缺的是干扰素γ（IFNγ）。蛋白组学分析证实，敲除Sptlc1/Sptlc2使癌细胞的膜蛋白丰度发生了剧变，水平上调最明显的就有干扰素γ受体1（IFNGR1），意味着癌细胞更容易与NK细胞或T细胞分泌的IFNγ结合，随后被迫启动JAK-STAT通路，诱导抗原呈递过程和促炎性细胞因子的产生，这些可都是有利于抗肿瘤免疫应答的利好信号，自然是癌细胞想要极力避免的。鞘糖脂合成决定了癌细胞膜表面的IFNGR1水平借助CRISPR筛选技术，研究者们还证实鞘糖脂是唯一影响IFNGR1水平的鞘脂类分子，敲除仅参与鞘糖脂合成的UGCG酶编码基因，即可上调IFNGR1表达；而凑巧的是，临床上用于治疗罕见病戈谢氏病的药物艾格司他（Eliglustat）就能抑制UGCG活性，将它与免疫检查点抑制剂（PD-1+CTLA-4抑制剂双免疫疗法）联合使用，果然实现了协同增效。研究者们表示，下一步探索的方向是明确鞘糖脂合成对癌细胞IFNGR1水平的影响，是否仅局限于KRAS突变型肿瘤，这将直接决定干预策略的适用范围，但奇点糕觉得吧，即使仅限于存在KRAS突变的癌症，从中可能受益的患者都数不胜数，肺癌、肠癌、胰腺癌，哪个不是治疗棘手的顽敌？赶紧临床研究走起吧~参考文献：[1]Soula M, Unlu G, Welch R, et al. Glycosphingolipid synthesis mediates immune evasion in KRAS-driven cancer[J]. Nature, 2024.[2]Martin-Perez M, Urdiroz-Urricelqui U, Bigas C, et al. The role of lipids in cancer progression and metastasis[J]. Cell Metabolism, 2022, 34(11): 1675-1699.本文作者丨谭硕