Cell:新型癌症免疫疗法,这次“帮手”是线粒体!
2016/06/18
6月9日,发表在Cell上的一项研究中,Max Planck免疫生物学和表观遗传学研究所的科学家们证实线粒体的结构对调节免疫细胞的新陈代谢至关重要。研究人员表示,调节线粒体的形状可增强免疫细胞识别和破坏肿瘤细胞的能力。


The shape of mitochondria controls T cell metabolism and immune reaction.

6月9日,发表在Cell上的一项研究中,Max Planck免疫生物学和表观遗传学研究所的科学家们证实线粒体的结构对调节免疫细胞的新陈代谢至关重要。研究人员表示,调节线粒体的形状可增强免疫细胞识别和破坏肿瘤细胞的能力。

T细胞是白细胞的一个子集,可识别和摧毁病毒感染细胞或癌细胞。过去几年的研究表明,代谢途径对免疫细胞的命运至关重要。然而,究竟是哪些信号驱动了T细胞优先选择一种特定的代谢类型,从而建立它们的功能和分化,这些还并不清楚。这项新研究中,科学家们发现,线粒体的形态控制着T细胞代谢,并可通过调整增强T细胞抗肿瘤免疫力。

T细胞发挥免疫响应时会进行广泛的代谢变化,例如,激活的T细胞必须转变“节能代谢”模式至“合成/生物合成代谢”(Anabolic and Biosynthetic Metabolism)模式,从而支持T细胞生长和发挥效应器功能。因此,激活的T细胞会调节它们的代谢模型至有氧糖酵解,增加葡萄糖的消耗。

然而,在癌症中,生长中的肿瘤细胞会与T细胞竞争葡萄糖和其它营养物质。最近的研究表明,T细胞在这种“敌意”的肿瘤环境中不能有效利用有氧糖酵解会影响肿瘤进展的结果。如果感染或癌症被“清除”,大部分参与保护响应的T细胞会死亡,而其中的记忆T细胞子集会持续存在,提供关键的长期保护。

记忆T细胞的代谢依赖的是有效的脂肪酸氧化,这会为它们快速响应复发的感染或癌症做好准备。然而,如果未能有效利用脂肪,将严重抑制记忆T细胞的形成。这篇论文中,Max Planck研究所的主任、该研究的通讯作者Erika Pearce带领的科学家小组致力于线粒体功能的研究。这一细胞器的主要作用是释放能量,是代谢活动的重要枢纽。


Shapes of mitochondria in an activated T cell and memory T cell(shown in green).

当能量需求发生变化时,除了线粒体的数量增加或减少,这些细胞器的形状和大小也截然不同。线粒体可以是离散的、成碎片的实体,也可以是长管网状物(Long Tubular Networks)。这一研究发现,激活的效应T细胞拥有分裂的线粒体,而记忆T细胞维持它们的线粒体为融合网状物(Fused Networks)。

为了检测线粒体结构是否能够控制代谢程序,从而调节T细胞响应,研究小组使用不同的药物强制激活的T细胞中线粒体融合。结果发现, 融合提升的激活T细胞产生了记忆T细胞的特征,这类经处理的细胞获得了更长的寿命以及更强的控制肿瘤生长的能力。同时,融合促进事件作为一种信号,驱动了有氧糖酵解。

基于这一成果,作者们提出一个预想,即控制T细胞中不同代谢项目的信号机制将来或可成为治疗的靶点。Erika Pearce说:“T细胞适当的代谢编程对有效的免疫响应非常重要。利用药物靶向线粒体结构和组织似乎是控制代谢途径一种很有前景的方法。”论文的第一作者Michael Buck称,这一研究有望通过制备更恰当、更好的T细胞产生更有效的癌症免疫疗法。

备注:本文编译自Max Planck Institute of Immunobiology and Epigenetics,原标题“Shape-shifting in the fight against cancer”。

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