武漢大學李友軍教授團隊：發(fā)現肝癌聯合治療新策略
9月26日，武漢大學李友軍教授研究團隊在期刊《Advanced Science》上發(fā)表了研究論文，題為“Increases in 4-Acetaminobutyric Acid Generated by Phosphomevalonate Kinase Suppress CD8+ T Cell Activation and Allow Tumor Immune Escape”，本研究展示了PMVK如何讓肝細胞癌（HCC）細胞克服由CD8+ T細胞介導的抗腫瘤免疫。在HCC中，需要耗盡PMVK以促進CD8+ T細胞激活，并隨后抑制腫瘤生長。機制上，PMVK磷酸化并穩(wěn)定GAD1，從而增加GABA的合成，GABA通常作為神經遞質發(fā)揮作用。然而，PMVK還招募ACAT1，并允許其將GABA轉化為4-Ac-GABA，并將其釋放到腫瘤微環(huán)境中。在那里，4-Ac-GABA激活CD8+ T細胞上的GABAA受體（GABAAR），抑制AKT1信號通路。這反過來又抑制CD8+ T細胞的激活、腫瘤內浸潤和抗腫瘤反應。在HCC小鼠模型中抑制PMVK或GABAAR克服了對抗PD-1免疫檢查點療法的抵抗。這些發(fā)現揭示了關鍵代謝酶PMVK、GAD1和ACAT1之間非傳統(tǒng)的協同作用，它們重新編程谷氨酰胺代謝以合成一種強大的CD8+ T細胞抑制劑4-Ac-GABA。阻斷CD8+T細胞中4-Ac-GABA信號通路，特別是在與免疫檢查點抑制劑聯合使用的情況下，可能代表了一種新的、有效的免疫療法。
背景知識
肝細胞癌（HCC）是全球致命且常見的癌癥之一。HCC的發(fā)病率受到多種因素的影響，包括先前存在的疾病，如酒精性和非酒精性肝硬化；代謝因素和環(huán)境及飲食毒素。盡管目前治療HCC的主要方法包括手術切除、腫瘤消融和化療，但長期生存率仍然很低。最近，免疫療法已改變了某些癌癥的治療方式。然而，只有20%的HCC患者從免疫檢查點阻斷（ICB）療法中獲益。這種不理想的反應的主要原因是腫瘤通常會改變其腫瘤微環(huán)境，從而允許非淋巴細胞免疫細胞參與T細胞失活和耗竭。因此，免疫微環(huán)境和特定病因依賴的免疫特征在ICB療法的響應中起著關鍵作用。慢性乙型肝炎感染會促進抑制性免疫檢查點蛋白的表達，而丙型肝炎感染會導致耗竭和功能障礙的CD8+T細胞的積累。非酒精性脂肪性肝炎通常伴有彌漫性炎癥浸潤，并且已經發(fā)現復雜的免疫細胞-肝細胞相互作用網絡有助于免疫逃逸。檢查點分子是抗腫瘤T細胞反應的入口。針對免疫檢查點受體PD-1和CTLA-4的靶向治療是治療實體腫瘤的免疫療法的焦點。PD-1和PD-L1相互作用導致T細胞激活激酶的廣泛去磷酸化，從而導致T細胞失活。CTLA-4抑制B7配體與CD28的相互作用，從而降低激活的CD4和CD8 T細胞的數量。抑制T細胞活性的免疫檢查點還包括TIM-3和LAG3。這些和其他免疫檢查點已成為廣泛的臨床研究的焦點。然而，研究人員對調控免疫反應和逃避的分子基礎的理解仍然不完整。
腫瘤微環(huán)境（TME）的代謝重編程對腫瘤的發(fā)生和發(fā)展具有重要影響，并可顯著改變腫瘤的免疫敏感性。腫瘤代謝重塑還可導致TME中額外免疫調節(jié)代謝物的積累。這些代謝物可通過影響T細胞免疫的發(fā)展和活性而發(fā)揮非代謝作用。因此，研究TME中腫瘤與免疫細胞之間的代謝交互作用，并將腫瘤固有代謝與免疫逃避機制和免疫治療聯系起來，可能提供新的治療洞見。
4-Ac-GABA抑制CD8+T細胞激活和浸潤，是導致肝癌免疫逃逸的原因
為了探究4-Ac-GABA對抗腫瘤免疫的影響，研究人員給PMVK敲除C57BL/6J小鼠注射DEN/CCl4誘導的HCC，并給予4-Ac-GABA治療，顯著促進了腫瘤生長。免疫組織化學染色和流式細胞術評估顯示，CD8+T細胞的浸潤顯著減少。從腫瘤中分離出的CD8+T細胞中，PMVK抑制導致IFNγ和GzmB水平明顯升高，而PD-1、TIM-3和CTLA-4的水平沒有顯著變化。4-Ac-GABA治療部分恢復了PMVK敲除引起的表型。這些結果表明，4-Ac-GABA可能通過減少CD8+T細胞的激活和浸潤來影響腫瘤生長。
4-Ac-GABA能抑制CD8+T細胞的浸潤和激活，促進肝癌的免疫逃逸
腫瘤中PMVK水平升高時，4-Ac-GABA的來源是什么？PMVK在Hep3B細胞中高度表達，并且在組織培養(yǎng)上清液中發(fā)現了大量4-Ac-GABA。當C57BL/6J小鼠的脾臟CD8+T細胞暴露于4-Ac-GABA時，CD8+T細胞沉淀中幾乎檢測不到4-Ac-GABA，而大部分4-Ac-GABA留在培養(yǎng)基上清液中。在DEN/CCl4誘導的HCC中也獲得了類似的結果。在PMVK敲除肝臟中產生的HCC中，4-Ac-GABA水平顯著降低。此外，4-Ac-GABA劑量依賴性地降低CD8+T細胞的存活率。接受4-Ac-GABA治療的CD8+T細胞顯示出更高的胞外酸化率（ECARs）和更低的氧消耗率（OCRs）。在C57BL/6J免疫功能正常的小鼠移植腫瘤中耗竭CD8+T細胞導致腫瘤生長更快，這與之前的研究結果一致。此外，4-Ac-GABA治療并未進一步影響CD8+T細胞耗竭的腫瘤生長。這些結果表明，腫瘤細胞中較高的PMVK水平在TME中產生高水平的4-Ac-GABA，從而抑制CD8+T細胞的激活和浸潤。
之前的研究已經證明，4-Ac-GABA可以調節(jié)腫瘤微環(huán)境中CD8+T細胞的浸潤和活性。然而，其確切的內在機制尚不明確。在免疫功能正常的小鼠中，給予4-Ac-GABA后觀察到顯著的移植性HCC腫瘤生長增強，而在免疫缺陷小鼠中則未觀察到顯著影響。這強烈表明，4-Ac-GABA通過影響腫瘤免疫來影響腫瘤生長。
研究人員接下來研究了4-Ac-GABA是如何影響CD8+T細胞激活和浸潤的機制?？紤]到之前的報告指出4-Ac-GABA是GABA的乙酰化產物，研究人員想知道這兩種分子是否共享相同的受體，結果發(fā)現CD8+脾T細胞中α亞基的整體表達水平較高。研究人員向培養(yǎng)基中添加4-Ac-GABA后，GABAARα3亞基的mRNA水平顯著增加。用濃縮肝癌細胞培養(yǎng)液培養(yǎng)的分離的CD8+T細胞的實驗結果與這些發(fā)現一致。應用GABAARα拮抗劑Bic（bicuculline）有效地抑制了通常在4-Ac-GABA治療后出現的加速腫瘤生長。流式細胞術分析結果也與早期發(fā)現一致?？傊?，這些數據表明4-Ac-GABA通過表面結合的GABAARα3亞基影響CD8+T細胞信號通路，導致CD8+T細胞激活和浸潤TME的減少。
研究小結
總之，研究人員已經證明了甲羥戊酸通路酶PMVK重新編程了谷氨酰胺代謝，以便高度偏向合成4-Ac-GABA。這是通過招募和激活GAD1和ACAT1實現的，導致GABA積累、4-Ac-GABA合成效率提高，并抑制CD8+ T細胞激活、腫瘤內浸潤和抗腫瘤反應。揭示了一個新的機制，即癌癥代謝重編程介導的TME代謝物改變顯著影響腫瘤免疫。PMVK抑制，可能與PMVKi5或其類似物等藥物聯合使用，因此代表了一種合理和新穎的治療方法。
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