Cell Metabolism | 邹强/刘俊岭/苏冰合作揭示AGK与CD8+ T细胞糖代谢及抗肿瘤免疫的机制

2019-07-31 15:34 by 南模生物


2019年6月13日,国际学术期刊Cell Metabolism发表了上海交通大学医学院上海市免疫学研究所邹强、刘俊岭、苏冰课题组的科研成果“Acylglycerol kinase maintains metabolic state and immune responses of CD8+T cells”。

研究发现:当T细胞抗原受体(TCR)及共刺激分子CD28受到抗原刺激后,会将PTEN募集到细胞膜上,通过CD8+?T内的AGK与PTEN相互作用,引发PTEN磷酸化使其发生失活,从而激活PI3K/mTOR信号通路,进而增强糖酵解代谢水平来促进CD8+?T细胞的抗肿瘤活性。

本研究阐述了CD8+T细胞抗肿瘤免疫代谢的调控机制,为肿瘤免疫治疗提供了新的思路。


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CD8+?T细胞是适应性免疫应答的关键组成部分,在抗肿瘤免疫中发挥着重要作用。CD8+?T细胞依赖于糖酵解途径维持其扩增及功能,靶向干预CD8+?T细胞糖酵解途径将有效增强其抗肿瘤功能,但是目前对于CD8+?T细胞糖酵解途径的调控机制仍然不清楚。本研究利用T细胞特异性敲除酰基甘油激酶(Acylglycerol kinase, AGK)小鼠证明,AGK缺失会抑制CD8+?T细胞糖酵解途径,进而削弱其发挥抗肿瘤免疫反应。


该研究中Agk?/?小鼠模型由南模生物构建。


为了评估AGK在免疫细胞中的功能,研究人员先对4种免疫细胞(巨噬细胞,树突状细胞,T细胞及B细胞)中的AGK进行了mRNA和蛋白质水平的分析,发现AGK在T细胞中大量表达。为了深入研究AGK在CD8+ T细胞中的作用,他们利用Agk?/?小鼠与Cd4-Cre小鼠杂交获得T细胞条件性敲除AGK小鼠。


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1.AGK在T细胞介导的抗肿瘤免疫应答中具有重要作用

为了检测AGK在体内抗肿瘤T细胞免疫应答中的作用。研究人员在Agk+/+Cd4-Cre(WT)小鼠及Agk?/??Cd4-Cre小鼠上接种了具有高免疫原性MC38结肠癌细胞,结果发现:与Agk+/+Cd4-Cre小鼠相比,Agk?/??Cd4-Cre小鼠肿瘤体积显著增加,且出现过早死亡。利用流式对接种14天的肿瘤组织进行分选发现Agk?/??Cd4-Cre小鼠中的肿瘤浸润性CD8+T细胞的频率和数量出现减少。为了证实AGK在T细胞介导的肿瘤清除中的功能,研究人员对接种了MC38细胞的小鼠进行抗PD-1药物治疗。结果显示:?抗PD-1单药治疗在Agk+/+Cd4-Cre荷瘤小鼠中可明显抑制肿瘤的进展并提高生存率,但在Agk?/??Cd4-Cre荷瘤小鼠中则对于肿瘤生长和小鼠的存活没有明显影响,这说明AGK的缺失抑制了T细胞介导的肿瘤清除效应。


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2.CD8+?T细胞增殖需要AGK

为了研究AGK缺失的CD8+?T细胞抗肿瘤活性降低的潜在基础,研究人员检测了CD8+?T细胞的体外活性,发现在AGK缺失的CD8+?T细胞中,细胞增殖标志物Ki-67的表达出现减弱。当TCR和CD28受到刺激后,AGK缺失的CD8+?T细胞的增殖和效应细胞因子的表达也均出现减少。



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3.AGK促进CD8+?T细胞糖酵解和PI3K-mTOR活化

研究人员通过对WT CD8+?T细胞及AGK缺失的CD8+?T细胞进行RNA测序分析发现:与WT CD8+?T细胞相比,AGK缺失的CD8+?T细胞中与糖酵解相关基因表达均出现下调,表明AGK参与了CD8+?T细胞糖酵解过程。由于T细胞代谢受到不同免疫信号的影响,其中mTOR信号通路在T细胞代谢中起重要作用,利用流式及免疫沉淀等方法,研究人员检测到在AGK缺失的CD8+?T细胞中mTORC1、mTORC2及PIP3均受到活化。

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4.AGK引起PTEN失活促进CD8+?T细胞糖酵解代谢

脂质磷酸酶PTEN是PI3K的负调节因子,在CD8+?T细胞中,AGK可通过催化PTEN三个位点(Ser380,Thr382和Thr383)的磷酸化导致其失活,从而促进糖酵解代谢。


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综上,酰基甘油激酶AGK特异性高表达于CD8+?T细胞,T细胞条件性敲除AGK抑制了CD8+?T细胞体外增殖和体内抗肿瘤功能。AGK对于CD8+?T细胞代谢重编程必不可少,它通过触发一系列细胞信号传导级联反应,包括PTEN的失活和PI3K-mTOR信号的激活,可增强CD8+?T细胞糖酵解代谢水平,进而维持CD8+?T细胞的扩增和抗肿瘤功能。

该研究不仅揭示了CD8+?T细胞内部PTEN沉默机制,而且首次阐述了AGK介导肿瘤免疫应答的糖代谢机制,提示靶向增强AGK活性可能有效增强CD8+?T细胞抗肿瘤功能,为肿瘤免疫治疗提供新思路。

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