《自然》重磅:破解抗癌特种兵杀伤癌细胞之谜!科学家发现,癌细胞AMPK激活是增强γδ T细胞战力的关键,二甲双胍是潜在助力
来源:奇点糕 2023-09-05 09:37
刚刚登上《自然》的一项研究,就实现了这个目标!美国格莱斯顿研究所(Gladstone Institute)与加州大学旧金山分校的研究团队,借助CRISPR筛选技术发现了调控癌细胞BTN2A1/BTN3
在人体内参与抗肿瘤免疫应答的各类免疫细胞中,γδ T细胞绝对配得起“精锐”两个字,它们的数量虽然不多,但抗癌功效却非常强,且活化不依赖于对MHC-抗原的配对识别,还具有广谱抗癌能力[1]。
集诸多优势于一身,当然会使γδ T细胞成为近年来的科研焦点,例如2020年登上《科学》的一项重要研究,就揭示了γδ T细胞识别癌细胞的关键表面磷酸化抗原BTN2A1/BTN3A1[2],但这仅仅还是冰山一角而已。
要想让基于γδ T细胞的癌症免疫治疗更进一步,就得充分阐明γδ T细胞识别并杀伤癌细胞的机制,比如揭示BTN2A1/BTN3A1的调控因子,让癌细胞表面有更多的“靶标”,这就能给γδ T细胞指明敌情了。
刚刚登上《自然》的一项研究,就实现了这个目标!美国格莱斯顿研究所(Gladstone Institute)与加州大学旧金山分校的研究团队,借助CRISPR筛选技术发现了调控癌细胞BTN2A1/BTN3A1表达,且为AMPK激酶依赖性的代谢通路,因此激活AMPK激酶,有望增强γδ T细胞的抗癌战力[3]。
论文首页截图
研究者们首先借助CRISPR/Cas9技术,构建了癌细胞(选用Burkitt淋巴瘤细胞)全基因组范围的敲除文库,并将这些癌细胞与γδ T细胞中占比最高的Vγ9Vδ2 T细胞共培养,以筛选癌细胞内可能影响γδ T细胞识别和杀伤效果的基因。
筛选出的第一号目标仍是BTN2A1/BTN3A1等嗜乳脂蛋白家族成员,但后面排着的就是许多代谢通路,如二号目标就是甲羟戊酸代谢通路相关酶(如ACAT2、HMGCR)。基因集富集分析(GSEA)也提示,多个参与维持癌细胞内ATP平衡的通路基因被敲除,都会影响癌细胞与γδ T细胞共培养时的存活。
初步筛选影响γδ T细胞杀伤效果的基因
据此研究者们推测,癌细胞代谢通路可能会影响细胞表面BTN3A1的表达水平,进而与γδ T细胞的抗癌扯上关系,就在此基础上再度进行CRISPR筛选,发现BTN3A1表达水平果然与代谢相关,例如敲除甲羟戊酸代谢通路相关酶后,癌细胞表面的BTN3A1表达水平就显著上升,而起到类似调控作用的通路还不止一条。
影响癌细胞表面BTN3A1表达的详细代谢路径
进一步分析显示,线粒体氧化磷酸化(OXPHOS)相关基因与BTN3A1表达水平的关系最为密切,研究团队就由此入手展开实验,发现当癌细胞的氧化磷酸化被抑制,ATP水平下降导致“能量危机”时,BTN3A的表达水平上升最明显。
而作为细胞内ATP水平的“能量探测器”,AMPK激酶则在这一过程中起关键作用:使用二甲双胍(间接激活AMPK)或新型高选择性AMPK激动剂处理,都能上调BTN3A的表达水平,敲除AMPK或使用AMPK抑制剂则效果相反,证明了癌细胞在能量危机期间的BTN3A表达水平上升,是AMPK依赖性的调控。
AMPK对癌细胞表面BTN3A表达上调起到关键作用
采用基本相同的思路,研究者们又证实激活AMPK也可上调BTN2A1的表达,并以此增强γδ T细胞对癌细胞的细胞毒性杀伤;在细胞共培养实验和类器官实验中,激活AMPK都能显著缩短癌细胞的存活时间。
研究者们指出,此前有研究显示激活AMPK会直接“强化”γδ T细胞的抗肿瘤活性[4],再加上本次研究揭示的激活AMPK对癌细胞表面BTN2A1/BTN3A1表达的影响,可以直接来个“两面夹击”,充分放大γδ T细胞的抗癌疗效。
而且,γδ T细胞识别BTN2A1/BTN3A1、杀伤癌细胞的机制,不会对正常组织细胞起效,它们真不愧是“精锐”的抗癌杀手。但研究者们也指出,鉴于激活AMPK可能对其它T细胞(如最常见的αβT细胞)不利,AMPK激动剂与已进入临床研究的BTN3A激动性单抗[5]联合使用,可能才是未来的最优解。
参考文献:
[1]Silva-Santos B, Serre K, Norell H. γδ T cells in cancer[J]. Nature Reviews Immunology, 2015, 15(11): 683-691.
[2]Rigau M, Ostrouska S, Fulford T S, et al. Butyrophilin 2A1 is essential for phosphoantigen reactivity by γδ T cells[J]. Science, 2020, 367(6478): eaay5516.
[3]Mamedov M R, Vedova S, Freimer J W, et al. CRISPR screens decode cancer cell pathways that trigger γδ T cell detection[J]. Nature, 2023.
[4]Payne K K, Mine J A, Biswas S, et al. BTN3A1 governs antitumor responses by coordinating αβ and γδ T cells[J]. Science, 2020, 369(6506): 942-949.
[5]De Gassart A, Le K S, Brune P, et al. Development of ICT01, a first-in-class, anti-BTN3A antibody for activating Vγ9Vδ2 T cell–mediated antitumor immune response[J]. Science Translational Medicine, 2021, 13(616): eabj0835.
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