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Nature子刊：抑制MEK可將CD8+T細(xì)胞重編程為抗腫瘤型記憶干細(xì)胞

日期:2020-11-30

Nature子刊：抑制MEK可將CD8+T細(xì)胞重編程為抗腫瘤型記憶干細(xì)胞

近年來，隨著對(duì)腫瘤的基礎(chǔ)研究不斷增多和深入，應(yīng)用于臨床的腫瘤治療方案層出不窮。靶向治療和免疫治療都是基于基礎(chǔ)研究獲得的致力于精準(zhǔn)醫(yī)療的治療方法。
但免疫治療在臨床應(yīng)用中收到了諸多限制，其中之一便是效應(yīng)性T細(xì)胞的缺乏導(dǎo)致持久性較弱，治療無法達(dá)到預(yù)期效果。因此，迫切需要開發(fā)能夠克服這些限制的試劑。近年來，T細(xì)胞代謝及其效應(yīng)功能與衰竭發(fā)展之間的機(jī)械聯(lián)系已成為癌癥患者的重要治療靶點(diǎn)。在腫瘤微環(huán)境(TME)中，持續(xù)的促有絲分裂刺激誘導(dǎo)效應(yīng)細(xì)胞過度分裂，產(chǎn)生衰竭的表型，表現(xiàn)為效應(yīng)細(xì)胞功能減弱，并損害免疫記憶的產(chǎn)生。
以往的研究表明，MEK抑制劑(MEKi)增強(qiáng)了過繼T細(xì)胞轉(zhuǎn)移療法(ACT)的抗腫瘤效果。MEKi發(fā)揮作用部分是通過增加腫瘤免疫原性和調(diào)節(jié)TME來介導(dǎo)的。然而，MEKi對(duì)T細(xì)胞功能及其分化和記憶產(chǎn)生的影響卻知之甚少。
2020年11月23日，美國喬治敦大學(xué)SamirN. Khleif小組在《自然—免疫學(xué)》雜志上在線發(fā)表文章，研究了MEK抑制劑在CD8+ T細(xì)胞代謝重編程和細(xì)胞周期進(jìn)展中的作用，以及其對(duì)TME的免疫調(diào)節(jié)作用，揭示了MEK抑制劑可將CD8+T淋巴細(xì)胞重編程為具有強(qiáng)大抗腫瘤作用的記憶干細(xì)胞。

doi：10.1038/s41590-020-00818-9

研究人員首先在小鼠模型上做了驗(yàn)證，即在攜帶特異性抗原TC-1(HPV16E7)和B16F10 (gp100)的小鼠腫瘤模型中測(cè)試了MEK1/2抑制劑的免疫效果。之后他們?cè)u(píng)估了MEKi對(duì)TME效應(yīng)細(xì)胞中的p-MEK1/2和p-ERK1/2的表達(dá)。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，盡管接種動(dòng)物的MEKi治療顯著降低了TME的p-MEK1/2+和p-ERK1/2+ CD8+ T細(xì)胞的頻率，但總的和抗原特異性CD8+ T細(xì)胞顯著增加。大量抗原特異性CD8+ T細(xì)胞表達(dá)顆粒酶B，表明MEKi導(dǎo)致TME功能性抗原特異性效應(yīng)細(xì)胞的擴(kuò)增。這些數(shù)據(jù)表明，MEK抑制增強(qiáng)了效應(yīng)CD8+ T細(xì)胞的腫瘤浸潤，防止衰竭并保持效應(yīng)CD8+ T細(xì)胞處于激活狀態(tài)。
接著，研究人員基于代謝組學(xué)探究了MEK1/2抑制對(duì)T細(xì)胞代謝的影響。首先觀察了TME中 CD8+T細(xì)胞的線粒體質(zhì)量，與對(duì)照動(dòng)物相比，經(jīng)MEKi處理的接種動(dòng)物的線粒體質(zhì)量顯著增加。形態(tài)學(xué)上，MEKi處理的細(xì)胞具有致密的線粒體和緊密堆積的嵴，表明完整的氧化還原機(jī)制和增強(qiáng)的呼吸能力。這些數(shù)據(jù)證明了代謝適應(yīng)性的增強(qiáng)和MEKi處理的CD8+ T細(xì)胞對(duì)線粒體呼吸的依賴更大。隨后，他們測(cè)試了葡萄糖和脂肪酸(FAs)作為MEKi處理的CD8+ T細(xì)胞線粒體呼吸底物的相對(duì)貢獻(xiàn)，發(fā)現(xiàn)在MEKi處理后的CD8+ T細(xì)胞，葡萄糖沒有被優(yōu)先用作產(chǎn)生能量的底物。而CPT1a(FAO 20的限速酶)的表達(dá)增加，BODIPY(一種親脂性探針，作為脂質(zhì)攝取的指標(biāo))的攝取增加，因此顯示MEKi處理的CD8+ T細(xì)胞對(duì)FAs的攝取增加。
此外，參與線粒體生物合成的蛋白PGC1α的顯著增加證實(shí)了MEK抑制增強(qiáng)了CD8+ T細(xì)胞的代謝。眾所周知，MEK1/2、ERK1/2和細(xì)胞周期蛋白D1參與將外部促有絲分裂信號(hào)與細(xì)胞內(nèi)代謝蛋白聯(lián)系起來，包括PGC1α和SIRT3。研究人員發(fā)現(xiàn)，MEK抑制降低了p-ERK1/2和細(xì)胞周期蛋白D1的表達(dá)，相應(yīng)地增加了PGC1α的表達(dá)。

MEKi處理的CD8+ T細(xì)胞的代謝組學(xué)和脂質(zhì)組學(xué)分析?之后，他們還觀察到，與原始細(xì)胞不同，MEKi治療組中的細(xì)胞顯示出高增殖能力、Sca1的較高表達(dá)和較低的線粒體電位，此外還具有較高的記憶性和活化性標(biāo)記物。而且在MEKi處理的CD8+ T細(xì)胞中，與增加的自我更新能力、延長的存活和減少的細(xì)胞凋亡相關(guān)的Krupple樣因子2 (KLF2)的表達(dá)被上調(diào)，其也顯示減少的細(xì)胞凋亡，從而表明TSCM的生成。這些TSCM細(xì)胞與中央型記憶性(TCM)細(xì)胞不同，具有更高的自我更新能力、多能性和增殖能力，以及更高的效應(yīng)基因甲基化。
最后，研究人員測(cè)試了MEK1/2抑制對(duì)人CD8+ T細(xì)胞中TSCM細(xì)胞生成的影響。結(jié)果表明，與Tnaive細(xì)胞不同，TSCM細(xì)胞具有更低的效應(yīng)基因甲基化和Tcf7開放位點(diǎn)。這些MEKi誘導(dǎo)的TSCM細(xì)胞表現(xiàn)出強(qiáng)烈的細(xì)胞活化，高抗原特異性回憶反應(yīng)和延長的生存期。

MEKi誘導(dǎo)人CD8+T細(xì)胞的干細(xì)胞記憶?總之，該研究證明了MEK1/2i通過對(duì)MAPK途徑的抑制使效應(yīng)CD8+ T細(xì)胞的代謝重編程從而誘導(dǎo)了強(qiáng)抗腫瘤活性。在初始抗原啟動(dòng)期間，MEK1/2i抑制細(xì)胞周期蛋白D1，通過調(diào)節(jié)ERK 1/2–細(xì)胞周期蛋白D1–PGC 1α–SIRT 3–FAO途徑，延遲細(xì)胞周期進(jìn)程并增強(qiáng)代謝適應(yīng)性，從而促進(jìn)干細(xì)胞樣記憶(TSCM)細(xì)胞的產(chǎn)生。這些TSCM細(xì)胞與具有更高的自我更新能力、多能性和增殖能力，以及更高的效應(yīng)基因甲基化，與Tnaive細(xì)胞相比，TSCM細(xì)胞具有更低的效應(yīng)基因甲基化和Tcf7開放位點(diǎn)。因此，MEKi導(dǎo)致CD8+T細(xì)胞重編程形成TSCM，作為具有有效治療特征的效應(yīng)T細(xì)胞的儲(chǔ)存庫。

參考資料：

[1]?MEK inhibition reprograms CD8+ T lymphocytesinto memory stem cells with potent antitumor effects.?

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