Cell子刊：许琛琦/王皞鹏/娄继忠团队发现短期羟基胆固醇处理可增强TCR-T细胞长期抗肿瘤效果

近日，中国科学院分子细胞科学卓越创新中心许琛琦研究员、上海科技大学王皞鹏副教授及中国科学院生物物理所娄继忠研究员等在 Cell 子刊 Cell Chemical Biology 上发表了题为：Transient hydroxycholesterol treatment restrains TCR signaling to promote long-term immunity 的研究论文。

该研究筛选了天然甾醇对T细胞功能的调节作用，发现了7-alpha-羟基胆固醇（7a-HC）是一种强大的TCR信号抑制剂，并进一步证明了使用7a-HC短期处理即可降低TCR-T细胞基底信号，导致记忆细胞数量和比例增加，从而增强其长期抗肿瘤免疫力。

TCR是由抗原识别亚基TCRαβ和信号转导亚基CD3εδ、εγ和ζζ组成的八聚体。在外部，TCRαβ对肽-MHC复合物的精确识别确保了特异性反应，信号强度由亲和力、驻留时间、捕捉键和对接拓扑结构调节。在内部，嵌入在CD3链中的10个ITAM既发挥定性作用又发挥定量作用，其中某些ITAM发挥刺激作用，而另一些则表现出抑制功能。在CD3链中，CD3ε是一个关键组分，含有ITAM以及其他功能性结构域。

值得注意的是，CD3ε通过其富含基本氨基酸的序列（BRS）、脯氨酸丰富序列和RK结构域选择性地与Lck相互作用。在静息状态下，CD3ε的大部分区域无法与Lck接触，因为BRS动态地与酸性磷酸脂相互作用，将CD3ε胞质区（CD3εCD）密封在膜中。在抗原刺激下，CD3εCD从膜中解离并与Lck相互作用，通过液-液相分离形成信号复合体，从而放大Lck介导的CD3ε和其他CD3链的磷酸化。磷酸化的CD3ε ITAM反过来会招募一种抑制性激酶Csk，以抑制Lck活性，同时溶解TCR/Lck复合物。因此，TCR信号通路被调节以防止有害的过度激活。

胆固醇是哺乳动物细胞膜中主要的脂质类型，在调节T细胞免疫方面发挥着多种功能作用。作为膜组成部分，胆固醇对于T细胞增殖是必需的。增加胆固醇水平可以促进T细胞效应功能，而胆固醇缺乏会导致T细胞耗竭/功能障碍。胆固醇过载也可能导致T细胞耗竭。在细胞膜中，胆固醇可以介导TCR簇集，从而促进抗原诱导的信号传递。另一方面，胆固醇被整合到TCR-CD3复合物结构中，这可能在抗原不存在时保持TCR处于不活跃的结构。

值得注意的是，硫酸化的胆固醇抑制TCR簇集和信号传递，作为一种与胆固醇相反的调节剂发挥作用。在哺乳动物细胞中，还有一大类其他甾醇具有与胆固醇相似的化学结构。沿着胆固醇生物合成途径，从羊毛甾醇开始的远端胆固醇前体具有四环结构，因此它们与胆固醇有轻微的差异。远端胆固醇前体，包括desmosterol、7-脱氢胆固醇和酵母甾醇，作为天然的RORγt激动剂，促进Th17分化。除了胆固醇前体外，羟基胆固醇只比胆固醇多一两个羟基。它们通过在第二环的C7位点或侧链的C20、C24、C25和C27位点发生氧化而产生。羟基胆固醇激活肝脏X受体（LXR），增加胆固醇的排出，同时抑制甾醇调节元件结合蛋白2（SREBP2），降低胆固醇的生物合成和吸收，从而导致胆固醇缺乏。羟基胆固醇可以抑制T细胞的细胞毒性，并具有其他免疫调节机制。虽然其细胞功能已广泛报道，但胆固醇前体和羟基胆固醇对TCR信号的作用尚不清楚。

在这项研究中，研究团队筛选了一批天然甾醇，发现其中7-alpha-羟基胆固醇（7a-HC）对T细胞受体（TCR）信号通路具有显著抑制作用。研究团队随后进行了生化实验和分子动力学模拟，以揭示其作用机制。从机制上讲，7a-HC通过改变膜的物理化学性质促进CD3ε胞质域（TCR-CD3复合物的关键信号转导成分）与膜的结合。增强的CD3ε膜结合阻碍了CD3ε与关键激酶Lck之间的聚集，从而抑制了Lck介导的TCR磷酸化。

然后，研究团队利用7a-HC的免疫调节功能来调节人TCR-T细胞的信号强度，结果显示，对TCR-T细胞进行短暂的7a-HC处理后，能够降低其信号强度，导致记忆细胞数量和比例增加，并增强其长期抗肿瘤免疫力。这些结果揭示了对TCR信号转导的化学调节机制，可以利用这一机制增强TCR-T细胞疗法的长期效果。