ASCT2

点击蓝字 关注我们 免疫检查点抑制剂（ICI）为非小细胞肺癌（NSCLC）带来了巨大希望，但疗效仅限于一小部分患者。现有生物标志物（包括肿瘤突变负荷[TMB]和PD-L1）的预测效能有限。澳大利亚学者Kenneth O’Byrne, MD在2024年世界肺癌大会（WCLC）的报告中指出，检测显示高TMB或PD-L1阳性结果最多有约40%的阳性预测值[1]。 Kenneth O’Byrne, MD 在2024 WCLC题为“预测未来：新型病理学评估和成像生物标志物”口头报告专场，O’ Byrne教授介绍了“使用空间代谢组分析（spatial metabolic mapping）破译单细胞分析揭示的肿瘤微环境特征”，分析了加快ICI疗法预测生物标志物开发的关键发现。“为了提高对治疗反应的预测效果，我们确实需要更好地了解肿瘤微环境，”O’ Byrne教授说。“肿瘤微环境的复杂性对患者使用ICI的疗效有巨大影响。” 传统上，人们认为热肿瘤（炎症细胞浓度高的肿瘤）反应更灵敏。然而单细胞分析表明，仅凭炎症细胞的存在并不能预测患者对免疫治疗的反应。炎症细胞高度浸润的热肿瘤可能对免疫检查点抑制剂有反应，而炎症细胞主要聚集在肿瘤外部并被排除在肿瘤微环境（TME）之外的热肿瘤可能没有治疗反应。炎症细胞的数量相似，但生物活性可能非常不同。 研究人员采用多模态方法，针对45名接受ICI治疗的NSCLC患者的组织样本进行回顾性分析，寻找有治疗反应和无治疗反应患者的典型特征，使用人工智能（AI）驱动的无监督聚类对细胞进行进一步分类。 无监督AI分析揭示了43个不同的细胞亚群。这些亚群主要通过不同的代谢状态和活化状态来区分。关键的差异表达蛋白包括氧化磷酸化标志物CS、SDHA和ATPAS以及代谢酶HK1、GLUT1和LDHA。 43个不同的细胞亚群 该研究观察到代谢状态、效应器功能（effector functions）和组织定位之间的直接联系。代谢活跃的淋巴细胞表现出PD-1、MHC-I和MHC-II以及CD44阳性水平升高。Treg细胞成为对ICI治疗耐药的预测因子，这与其他研究的结果相呼应。 对细胞邻域（cellular neighborhoods）的分析确定了10个不同的邻域，包括巨噬细胞混合肿瘤表型（macrophage-mixed tumor phenotype），其与治疗反应相关。O’Byrne教授表示，这种关联并不令人惊讶，因为众所周知，巨噬细胞可以对它们穿透的组织进行分化，并且一旦进入肿瘤细胞就会表现出抗肿瘤活性。 细胞交互分析 对肿瘤细胞的无监督聚类分析揭示了三种主要的代谢状态：OXPHOS阳性、OXPHOS阴性和PPP阳性。 PPP阳性状态的特征是ASCT2、pNRF2和G6PD上调。这些细胞表现出更高的增殖率和CD44（肿瘤干细胞标志物）的上调。PPP阳性肿瘤细胞含量较高（超过40%）的肿瘤对PD-1抑制剂治疗有耐药性，导致OS率降低。O’Byrne教授指出，如果PPP高，则对治疗没有应答，如果PPP低，则对治疗有应答。 无监督聚类揭示的与免疫治疗耐药相关的肿瘤代谢状态 O’Byrne教授强调这种技术开发提供了有趣的信号，但这项研究的发现需要谨慎解读。 参考文献：O'Byrne KJ. Deciphering Single-Cell Resolved Tumour Microenvironment Profiles Using Spatial Metabolic Mapping. 2024 WCLC, OA03.06. （来源：《肿瘤瞭望》编辑部） 声 明 凡署名原创的文章版权属《肿瘤瞭望》所有，欢迎分享、转载。本文仅供医疗卫生专业人士了解最新医药资讯参考使用，不代表本平台观点。该等信息不能以任何方式取代专业的医疗指导，也不应被视为诊疗建议，如果该信息被用于资讯以外的目的，本站及作者不承担相关责任。

即使在氧充分的条件下（有氧糖酵解/Warburg效应），癌细胞上调葡萄糖的糖酵解途径形成乳酸，这个过程被认为是恶性肿瘤的标志。代谢活跃的癌细胞导致营养消耗、缺氧、酸性、有毒的代谢物富集的肿瘤微环境，抑制免疫系统。 肿瘤细胞代谢与肿瘤微环境 （Nat Rev Cancer . 2020 Sep;20(9):516-531） 本文简介肿瘤细胞代谢调节的5条信号通路。 其他代谢相关文章，请点击下面链接阅读 23种代谢产物与肿瘤免疫 T细胞代谢与功能的关系 1. Hippo Pathway Hippo通路控制细胞增殖、器官大小和组织稳态。它由MAPK家族、MST1/2、LATS1/2以及转录共激活因子YAP和TAZ组成。 当该通路被激活时，上游信号磷酸化并激活MST1/2和LATS1/2，从而磷酸化YAP/TAZ。因此，YAP/TAZ通过14-3-3蛋白被隔离在细胞质中，并被E3连接酶β-TRCP降解。 Annu Rev Pathol. 2021 January 24; 16: 299–322 然而，当Hippo信号通路关闭时，YAP/TAZ易位到细胞核，与转录增强相关域(TEAD)转录因子结合，诱导致癌靶基因的表达。 Hippo通路受到广泛的上游调控因子的调控，包括细胞-细胞接触、来自周围环境刺激、Wnt信号传导、GPCR-配体相互作用和各种细胞应激条件。 YAP/TAZ促进糖酵解和谷氨酸代谢 YAP/TAZ活性在许多类型的癌症中都是过度活跃。hHippo通路作为细胞生长的主调节因子，参与了多种代谢过程。YAP/TAZ活性通过直接和间接提高糖酵解酶活性来促进糖酵解。特别是，YAP/TAZ的活性增加了TEAD对GLUT3的表达，并通过FOXC2诱导了HK2的表达。YAP/TAZ还通过Hedgehog信号通路促进LncRNABCAR4的表达，上调HK2和PFKFB3。YAP/TAZ增强谷氨酰胺代谢，增加乳腺癌细胞中谷氨酰胺转运体SLC1A5和SLC7A5的表达。YAP/TAZ和TEAD通过表达氨基酸转运体上调谷氨酰胺和氨基酸代谢。YAP/TAZ诱导谷氨酰胺酶和转氨酶的表达，包括GOT1和PSAT1，它们产生NEAAs和TCA循环中间体。YAP/TAZ积累脂质，直接调节胆汁酸成分，从而增强癌细胞的转移潜能。 葡萄糖增强YAP/TAZ的活性 细胞周期进程和细胞增殖由营养物质浓度决定。葡萄糖代谢对YAP/TAZ活性有显著影响。高糖水平增加了HSP的葡萄糖通量，产生用于糖基化的UDP-GlcNAc。因此，丰富的葡萄糖诱导YAP O-GlcNAcylation，干扰LATS和βTrCP的相互作用，进而增强YAP/TAZ的活性。在胰腺癌和肝癌中，YAP被O-GlcNAcylation过度激活。 LATS2的糖基化通过干扰乳腺癌中LATS2和MOB1的相互作用来抑制其活性。相反，葡萄糖剥夺诱导的能量应激通过hippo依赖和非依赖的机制抑制YAP/TAZ活性。能量传感器AMPK随着ATP的减少而被激活。AMPK直接磷酸化YAP的丝氨酸61和丝氨酸94，从而阻断YAP-TEAD的相互作用。AMPK通过AMOTL1磷酸化和激活间接抑制YAP。 外部激素水平可以调节Hippo通路。脂质激素，如溶血磷脂酸和鞘氨醇-1-磷酸，通过GPCRs抑制该通路，肽激素胰高血糖素增加血糖水平，通过cAMP和PKA激活Hippo通路。 脂肪增强YAP/TAZ的活性 亚细胞脂质成分也可以调节Hippo通路激酶。SREBP是Hippo通路的上游调控因子。当SREBP被激活时，甲羟戊酸途径增强了RhoAGTPase的香叶酰化。RhoA是一个f-actin的细胞骨架调节因子，而f-actin是一个成熟的LATS激酶的上游因子。因此，癌细胞中脂肪酸代谢的增加会异常激活RhoA，并通过抑制LATS来增强YAP/TAZ的活性。 有趣的是，YAP/TAZ在血液系统恶性肿瘤中几乎不表达，而YAP的强制表达已被证明可以介导肿瘤抑制功能。 2. PI3K-AKT/mTOR Pathway 在正常细胞中，细胞的增殖和合成代谢受到外部生长因子（如胰岛素和激素）的微妙调节，PI3K-AKT-mTOR通路是其中一条重要通路。 PI3K/AKT信号通路调节代谢酶。在被胰岛素激活后，AKT通过磷酸化GSK3来抑制糖原合成途径。PI3K/AKT通过代谢酶的翻译后修饰（如磷酸化、糖基化）直接或间接上调糖酵解。例如，AKT磷酸化并激活AS160蛋白，从而增强了GLUT的膜运输。AKT通过抑制磷酸化直接抑制TXNIP，通过抑制内吞作用增加GLUT1/4的膜表达。 AKT还提高了糖酵解酶的效率。AKT通过增加HK2的线粒体整合来磷酸化并激活HK2。AKT使PFKFB磷酸化；这种变化催化果糖-6-磷酸到F-2,6-BP，从而提高糖酵解。AKT信号通路也通过HIF-1α转录因子促进糖酵解。HIF-1激活一些糖酵解组分，包括GLUT。HIF-1诱导LDH促进乳酸分泌和有氧糖酵解。 PI3K/AKT信号通路上调谷氨酰胺和脂肪酸代谢。AKT通过mTORC1增加Myc的翻译，并通过GSK3和FOXO3A抑制Myc的降解。由于MYC调节谷氨酰胺代谢，MYC的激活增加了细胞氮的供应。因此，AKT促进了核苷酸的合成。癌细胞需要从头脂质合成来维持和供应持续的无限细胞分裂所需的膜成分。AKT通过直接磷酸化脂质合成的第一个酶ACLY，影响脂质的新生生物合成过程，从而提高酶的效率。AKT通过ACLY调控增加各种癌症类型中的组蛋白乙酰化 AKT诱导的mTORC1激活增强了SREBP家族的翻译和切割加工。AKT介导的GSK3抑制进一步阻止了SREBP1的降解。因此，了解通过PI3K/AKT信号通路的代谢重编程将阐明PI3K抑制剂对癌症治疗的有效治疗替代方案。 3. Myc Pathway 转录因子c-Myc通过MAX调控基因表达，是癌细胞中最过度活跃的基因之一，位于生长相关信号通路(如EGFR、AKT和GPCRs)的交叉点。 Myc调节与葡萄糖、谷氨酰胺和脂肪酸代谢相关的基因的表达。Myc通过上调糖酵解和谷氨酰胺水解来增强癌细胞的代谢重。Myc诱导许多糖酵解酶(如GLUT、HK2和PFK)，它们催化糖酵解过程相应步骤。 MYC癌基因的激活驱动谷氨酰胺的优先代谢向TCA循环添补反应（Anaplerosis）和随后的氧化磷酸化。MYC癌基因表达的缺失增加了线粒体代谢对葡萄糖的依赖。 4. p53 Pathway P53是最著名的肿瘤抑制基因之一，它影响细胞过程，包括凋亡、细胞周期进程和代谢。p53在细胞应激条件下被激活，如DNA损伤和营养剥夺。根据应激源的类型和强度，它决定了是发生适应还是细胞死亡。p53在转录、翻译和翻译后水平上被调节。p53的稳定性受E3连接酶MDM2的调控。 AMPK磷酸化，乙酰化，从而在能量应激条件下稳定p53。通过上调MDM2来促进p53的降解，p53诱导一个负反馈回路来维持稳态。 p53调节代谢（Cancers 2021, 13, 133） P53减少有氧糖酵解，上调线粒体分解代谢过程，包括脂肪酸氧化(FAO)和OXPHOS；p53转录抑制GLUT1和GLUT4的表达，抑制葡萄糖摄取；抑制TCA循环；增加脂肪酸氧化；增加氧化磷酸化（OXPHOS），积累NADH和FADH2。 5. LKB1/AMPK Pathway AMPK是一种保守性良好的能量传感激酶。AMPK抑制合成代谢途径（脂肪酸合成、mTOR途径），促进分解代谢（糖酵解、Krebs循环、磷酸戊糖途径、脂肪酸氧化和自噬）的细胞过程。因此，AMPK的激活允许细胞承受细胞能量应激条件。 与其他代谢蛋白不同，AMPK的调控依赖于AMP和ADP的细胞浓度，但独立于其他代谢中间体。AMP/ATP比值的增加导致AMP相互作用，随后是AMPK的构象变化。在癌症的背景下，应激环境下的AMPK激活，包括缺氧和能量或营养剥夺，赋予了各种癌症的应激抵抗特性。  *红色箭头（激活上调）（Oxid Med Cell Longev . 2019 Oct 31;2019:8730816.） AMPK是一种致癌蛋白还是肿瘤抑制蛋白仍有待确定。在临床环境中，AMPK激活剂，包括2型糖尿病药物二甲双胍和AICAR，被用于抑制癌细胞增殖；然而，AMPK也通过促进原蛋白抗性、迁移和转移作为致癌蛋白。 ACC是AMPK的一个成熟的靶点。ACC在脂肪酸从头合成过程中，ACC介导乙酰辅酶A转化为丙二酰辅酶A。AMPK通过抑制ACC磷酸化来减少ATP的消耗。AMPK降低的脂肪酸合成通量降低了NADPH的消耗。为了满足细胞对脂质代谢物的需求，AMPK通过CD36和其他脂质转运体上调脂肪酸的摄取来维持脂质稳态。 蛋白质翻译是高度耗能的，并使用多种合成代谢途径，包括PPP和谷氨酰胺水解。AMPK通过抑制mTORC1和翻译机制，允许癌细胞适应恶劣的营养条件，如葡萄糖剥夺。 主要参考文献 Jordan H. Driskill et al，The Hippo Pathway in Liver Homeostasis and Pathophysiology. Annu Rev Pathol. 2021 January 24; 16: 299–322 Robert D. Leone and Jonathan D. Powell, Metabolism of immune cells in cancer, Nat Rev Cancer . 2020 Sep;20(9):516-531 Tambay, V.; Raymond, V.-A.; Bilodeau, M. MYC Rules: Leading Glutamine Metabolism toward a Distinct Cancer Cell Phenotype. Cancers 2021, 13, 4484 : Lahalle, A.; Lacroix, M.; De Blasio, C.; Cissé, M.Y.; Linares, L.K.; Le Cam, L. The p53 Pathway and Metabolism: The Tree That Hides the Forest. Cancers 2021, 13, 133 Francesco Ciccarese et al. LKB1/AMPK Pathway and Drug Response in Cancer: A Therapeutic Perspective,Oxid Med Cell Longev . 2019 Oct 31;2019:8730816.

*仅供医学专业人士阅读参考 众所周知，增强T细胞抗癌能力的方式有很多种。 然而，我没有想到的是，氯化钠（食盐）居然有可能成为其中的一种。 昨天，由意大利Humanitas研究医院Enrico Lugli领衔的团队[1]和德国慕尼黑工业大学Christina E. Zielinski领衔的研究团队[2]，在著名期刊《自然·免疫学》上背靠背发表了两篇重要研究论文。 这两项研究论文得出了同样的结论：食盐可以增强杀伤性T细胞的抗肿瘤免疫力。尤其值得一提的是，Enrico Lugli团队还在小鼠身上证实，仅通过高盐饮食就能增强T细胞的抗癌能力，抑制肿瘤的生长。 据了解，这也是科学家首次发现氯化钠可以影响CD8阳性T细胞的抗癌功能。这两项研究还从不同的角度，揭示了氯化钠助力抗癌的潜在机制，对于新型免疫治疗策略的研发，有重要价值。 ▲ Lugli团队论文首页截图 （这个标题，真是相当直白了） Enrico Lugli团队和Christina E. Zielinski团队，为什么会想到研究盐对T细胞抗癌活性的影响呢？ 这主要是因为，最近几年陆续有一些研究发现氯化钠（食盐）可以调节免疫。例如，高盐饮食会抑制中性粒细胞抗击细菌性感染的能力[3]；高盐饮食可以通过影响肠菌调节NK细胞活性，抑制肿瘤生长[4]；还有研究发现，高盐会干扰调节性T细胞的线粒体呼吸，导致调节性T细胞功能障碍[5]。 从上面三个研究中，我们不难看出，高盐似乎对抗肿瘤免疫有利（提升NK细胞的抗癌活性，抑制免疫的调节性T细胞活性被降低）。这就不免让人好奇：氯化钠对抗癌主力杀伤性T细胞有何影响？ 遗憾的是，Lugli团队和Zielinski团队都没有找到相关的研究数据。显然，这还是一个未知的研究领域。于是，这两个研究团队从不同的角度开始了自己的研究。Lugli团队主要围绕高盐饮食展开，而Zielinski团队则侧重于体外高盐处理对T细胞的影响。接下来，我们就主要介绍Lugli团队的研究成果。 ▲ Zielinski团队论文首页截图 Lugli团队先用高盐（80mM）处理CD8阳性幼稚T细胞（同时加入anti-CD3/CD28和IL-2激活T细胞），还用尿素和甘露醇处理另一组T细胞（对T细胞影响非常小），模拟高盐带来的渗透压变化，作为对照组。 与对照组细胞相比，氯化钠处理增加了颗粒酶B（GZMB）和TIM3编码基因的表达，这说明高盐诱导出了活化的效应记忆T细胞。RNA测序结果还显示，与对照组相比，高盐诱导了转录组水平的变化，与效应或细胞毒性相关的转录本上调，如IFNG、TNF、GZMB和TBX21（编码T-bet）；与干性相关的转录本也上调，如FOXO1、RUNX1、SATB1和ID3等。 ▲ 研究过程 他们还发现，诱导T细胞代谢重编程的主调节因子MYC、糖酵解相关的PKM和LDHA，以及质膜谷氨酰胺转运体SLC1A5和SLC7A5的编码基因表达也上调。这说明，高盐还会重塑T细胞的代谢。 从细胞功能的变化来看，与对照组相比，高盐处理增加了干扰素-γ（IFNγ）和脱颗粒标志物CD107a的产生。体外细胞毒性试验结果显示，高盐处理过的T细胞杀死黑色素瘤细胞的效率要高于IL-2处理的细胞。此外，他们还注意到，T细胞受体（TCR）信号转导增强；而且高盐要发挥作用，必须得结合TCR的激活刺激。 基于以上研究结果，Lugli团队认为，高盐会促进人CD8阳性T细胞的效应分化。 ▲ 高盐处理让T细胞变强 有了体外实验的支持，Lugli团队就想做一些大胆的探索：高盐饮食会不会影响小鼠的抗肿瘤免疫。 他们给小鼠安排了高盐饮食（食物含盐量为4%，水的含盐量为1%），让小鼠自由进食。在高盐饮食（HSD）开始两周之后，他们再给小鼠移植MC38结肠腺癌细胞。他们发现，高盐饮食会导致氯化钠在肿瘤中蓄积，而其他器官中蓄积较少，且不会影响小鼠的总体健康状况。 从抗肿瘤效果来看，与正常饮食（NSD）相比，高盐饮食能显著抑制肿瘤的生长。不过，在使用抗CD8单抗清除小鼠CD8阳性T细胞后，高盐的抗肿瘤效果就会完全消失。这说明，CD8阳性T细胞是高盐饮食表现出抗肿瘤作用的关键。 ▲ 高盐饮食抗癌，CD8阳性T细胞是关键 在分析小鼠肿瘤中的免疫细胞变化之后，Lugli团队发现高盐饮食组的肿瘤中CD8阳性T细胞、自然杀伤细胞和CD4阳性T细胞的频率增加，是对照组的两倍有余。 具体到CD8阳性T细胞来说，与对照组相比，高盐饮食组中与终末分化和衰竭相关的转录本（如Prdm1、Eomes、Maf、Hspa1a和Gzmk）减少了，而编码细胞毒性分子的转录本（Gzmf、Gzme、Gzmd、Prf1）或与活化（Tnfrsf9、Nfkb1）和效应分化（Irf8、Csf1、Id2）相关的转录本增加了。 不难看出，高盐饮食在促进免疫激活的同时还消除了免疫抑制。值得注意的是，Lugli团队还发现高盐饮食诱导的CD8阳性T细胞变化，与PD-1抑制剂诱导的相似。 ▲ 高盐饮食改变肿瘤免疫微环境 接下来，Lugli团队探索了高盐饮食重塑CD8阳性T细胞的机制。 简单来说，这是一个谷氨酰胺依赖过程。高盐处理CD8阳性T细胞之后，谷氨酰胺转运体的编码基因表达上调，促进谷氨酰胺的摄入；谷氨酰胺经代谢后产生αKG，而αKG会激活TET酶和JMJD3酶等去甲基化酶的活性，提升CD8阳性T细胞特定基因位点（例如效应分子IFNG和GZMB的编码基因等）的染色质可及性。 简单来说，高盐饮食通过促进CD8阳性T细胞对谷氨酰胺的摄入，从表观遗传的层面实现对T细胞的重编程，增强T细胞的抗肿瘤活性。 ▲ Lugli团队发现的机制 Zielinski团队的主要结论跟Lugli团队类似，他们也发现氯化钠能增强人CD8阳性T细胞的活化状态和效应功能，而且这些变化与代谢能力增强有关。 只不过在背后的机制上，Zielinski团队有了不同的发现。他们认为高水平的氯化钠会诱导CD8阳性T细胞的Na+/K+-ATP酶活性上调，促进细胞膜电位超极化，增加Ca2+流向胞内，放大TCR信号，促进T细胞活化和代谢重编程。 ▲ Zielinski团队发现的机制 虽然Zielinski团队发现的机制与Lugli团队不同，但是它们之间并不冲突，应该是互补关系。将二者合在一起，有助于我们更深入地理解氯化钠增强抗肿瘤免疫的机制。 需要提醒大家的是，虽然这两个研究都证明氯化钠可以增强抗肿瘤免疫，但是这一结论目前仍处于临床前探索阶段。因此，我们不能基于这两个研究得出高盐饮食能抗癌甚至是防癌的结论，更不能尝试实验提及的方法。 且不说高盐饮食在临床上是否有抗癌作用，单单长期高盐饮食对人体的多种危害，就足以让大家对高盐饮食敬而远之。 那么这个研究在短期内是不是就没有临床价值了呢？ 当然不是。 在这两个研究中，研究人员都做了非常有临床意义的探索：氯化钠处理T细胞，可以增强T细胞治疗在小鼠身上的抗癌效果。这一发现意味着，CAR-T和TCR-T等基于T细胞的细胞免疫疗法的疗效，有望通过简单的处理进步一增强。 ▲ 氯化钠增强过继性T细胞疗法（ACT）和CAR-T疗法的效果 这一发现是非常有希望快速转化到临床应用中去的。 参考文献： [1].Scirgolea, C., Sottile, R., De Luca, M. et al. NaCl enhances CD8+ T cell effector functions in cancer immunotherapy. Nat Immunol. 2024. doi:10.1038/s41590-024-01923-9 [2].Soll, D., Chu, CF., Sun, S. et al. Sodium chloride in the tumor microenvironment enhances T cell metabolic fitness and cytotoxicity. Nat Immunol. 2024. doi:10.1038/s41590-024-01918-6 [3].Jobin K, Stumpf NE, Schwab S, et al. A high-salt diet compromises antibacterial neutrophil responses through hormonal perturbation. Sci Transl Med. 2020;12(536):eaay3850. doi:10.1126/scitranslmed.aay3850 [4].Rizvi ZA, Dalal R, Sadhu S, et al. High-salt diet mediates interplay between NK cells and gut microbiota to induce potent tumor immunity. Sci Adv. 2021;7(37):eabg5016. doi:10.1126/sciadv.abg5016 [5].Côrte-Real BF, Hamad I, Arroyo Hornero R, et al. Sodium perturbs mitochondrial respiration and induces dysfunctional Tregs. Cell Metab. 2023;35(2):299-315.e8. doi:10.1016/j.cmet.2023.01.009 本文作者丨BioTalker