Cancer Cell： 乳酸代谢通过调节肿瘤微环境为新型免疫疗法提供思路

在这项研究中，研究人员采集了晚期胃癌、非小细胞肺癌和恶性黑色素瘤患者的肿瘤样本和肿瘤浸润淋巴细胞（TIL）。体外实验在小鼠和人类的一些细胞系上开展，包括小鼠结肠癌细胞系和人T细胞白血病细胞系Jurkat E6.1等。同时，他们还在动物模型上开展体内研究，Slc16a1基因完全性敲除和条件性敲除小鼠均由赛业生物提供。

他们主要采用了RNA测序（RNA-seq）和全外显子组测序及突变分析，并对ChIP-seq数据进行了处理和分析。同时，他们还开展了细胞凋亡和增殖分析，以及免疫组化（IHC）分析。LC-MS、Western blotting和RT-PCR等分析也有开展。

首先，研究团队研究了哪些因素会影响TME中Treg细胞的PD-1表达。肿瘤主要利用葡萄糖来促进糖酵解以维持生存。低葡萄糖和高乳酸的环境并不适合效应T细胞，但Treg细胞却大量浸润并表现出免疫抑制功能。通过对胃癌和非小细胞肺癌样本的分析，他们发现，eTreg细胞的PD-1表达在高度糖酵解的肿瘤中上调，而肿瘤浸润CD8+ T细胞与Treg细胞的比例以及CD8+ T细胞的PD-1表达显著下调。

接着，他们探索了eTreg细胞的PD-1表达比CD8+ T细胞更高的机制。考虑到乳酸是肿瘤糖酵解的最终产物，而编码乳酸转运蛋白MCT1的Slc16a1基因在PD-1+ eTreg细胞中高表达（图1），他们将注意力放在MCT1上。在分析ChIP-seq数据后，他们发现FOXP3能够促进eTreg细胞中MCT1及其互作蛋白CD147的表达。

那么，乳酸与eTreg细胞的PD-1表达有何关联？他们发现，eTreg细胞的PD-1表达随着乳酸浓度的增加而显著升高，但CD8+ T细胞的PD-1表达则呈现相反趋势。同时，乳酸能够促进eTreg细胞的增殖并抑制其凋亡。这些结果表明，在低葡萄糖和高乳酸环境下，eTreg细胞通过MCT1来吸收乳酸，从而上调PD-1的表达。

图1. 乳酸通过MCT1诱导eTreg细胞表达PD-1

后续的分析表明，PD-1阻断能够增强eTreg细胞在这种环境下的活性，从而对CD8+ T细胞的效应功能产生更强的抑制作用。这也意味着，高乳酸诱导的PD-1high eTreg细胞与PD-1阻断治疗失败之间存在直接关联。再结合动物模型的分析，他们发现MYC表达通过控制糖酵解活性和创造高乳酸的肿瘤微环境来调节T细胞群的PD-1表达平衡。

研究人员之后开展体内实验，发现肝内肿瘤的确会增强糖酵解，并促进肿瘤微环境中Treg细胞的PD-1表达，且CD8+ T细胞的数量和PD-1表达显著降低。PD-1抗体疗法对肝内肿瘤没有表现出抗肿瘤作用，而是激活肿瘤内的Treg细胞。总之，肿瘤微环境中的大量乳酸诱导Treg细胞表达PD-1，导致对PD-1抗体疗法产生抗性。抑制Treg细胞的乳酸代谢能够克服过表达Myc的肿瘤对PD-1阻断疗法的抗性。

最后，他们在多个癌症患者队列中检测了LDHA和MYC表达对PD-1阻断疗法的效果有何影响，包括胃癌、非小细胞肺癌和恶性黑色素瘤患者。他们发现，LDHA或MYC高表达的患者表现出无进展生存期较短。通过糖酵解及乳酸代谢基因的表达可以预测PD-1阻断疗法对癌症患者的有效性。

总的来说，这项研究表明，高度糖酵解的肿瘤会消耗葡萄糖并释放过量的乳酸，从而增强Treg细胞的PD-1表达和抑制活性，这在一定程度上导致PD-1阻断疗法效果不佳。研究人员认为，乳酸是Treg细胞特有的代谢检查点，这为新型免疫疗法的开发提供了新思路。

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