中国医学科学院/北京协和医学院医药(http://www.maoyihang.com/sell/l_14/)生物技术研究所李珂、王凤团队在《科学·转化医学》(*Science Translational Medicine*)上发表的研究成果,揭示了CD8+T细胞在激活和抗癌过程中,调控有氧糖酵解的关键因子——葡萄糖转运蛋白10(GLUT10)。研究发现,肿瘤微环境中积聚的乳酸能够结合并抑制GLUT10,从而影响CD8+T细胞的代谢状态和功能。
GLUT10对于CD8+T细胞的重要性类似于其同族成员GLUT1对于CD4+T细胞的作用,二者都在T细胞激活并分化为效应T细胞的过程中发挥关键作用。研究团队通过对接受免疫治疗的黑色素瘤患者的单细胞测序数据分析发现,响应治疗的患者的CD8+T细胞高表达糖酵解相关基因,而GLUT10的编码基因(Glut10)mRNA显著上调。
为了验证GLUT10在CD8+T细胞中的作用,研究者建立了T细胞特异性敲除Glut10的小鼠模型。实验结果表明,虽然敲除Glut10不影响T细胞在胸腺的正常发育和外周T细胞的存活,但CD8+T细胞的数量减少,增殖能力和颗粒酶B(GZMB)表达也显著降低,这直接影响了CD8+T细胞的激活和抗癌效应功能。
进一步的单细胞测序分析显示,敲除Glut10后,CD8+T细胞的糖原生物合成和代谢相关基因表达下调,葡萄糖摄取和有氧糖酵解速率显著下降。共培养实验排除了癌细胞竞争性消耗葡萄糖的可能性,提示肿瘤微环境中可能存在其他的免疫抑制机制。
通过对黑色素瘤肿瘤间质液(TIF)的代谢组学分析,研究者发现TIF中含有大量乳酸,而乳酸可以直接结合到GLUT10的胞内结构域,抑制其功能。基于这一发现,研究者设计了一种模拟肽PG10.3,它可以竞争性地结合GLUT10,阻止乳酸对GLUT10的抑制,从而恢复CD8+T细胞的葡萄糖摄取能力和抗癌功能。
实验结果显示,模拟肽PG10.3与PD-1抑制剂或GLUT1抑制剂联合使用时,能够显著增强CD8+T细胞的抗癌效果。这项研究不仅揭示了CD8+T细胞在肿瘤微环境中代谢调节的新机制,还为开发新的免疫治疗策略提供了理论基础,特别是针对“加糖减酸”的策略,即通过模拟肽来帮助CD8+T细胞克服肿瘤微环境中的乳酸抑制,提高其抗癌效能。