Cell Metab｜辅酶A促进T细胞的抗肿瘤免疫

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免疫疗法彻底改变了癌症的治疗。目前的治疗方式包括使用肿瘤特异性 T 细胞的细胞治疗，如表达转基因 T 细胞受体（TCR）和嵌合抗原受体（CAR）的细胞；以及靶向重要免疫检查点分子的抗体，例如 PD1。尽管他们取得了成功，但许多患者对免疫治疗没有反应。确定提高免疫治疗效果的新方法是一个积极研究的领域。最近，在细胞疗法和免疫检查点抑制剂的背景下，操纵抗肿瘤T细胞的代谢编程以增强细胞的生物能量已成为增强T细胞抗肿瘤活性的有希望的手段。

代谢过程影响 T 细胞功能的许多方面，包括其激活、分化和效应功能。在免疫治疗的背景下，越来越清楚的是，T 细胞中线粒体代谢和OXPHOS的增强能增加持久性和效应能力，从而产生强大的抗肿瘤反应。这种增强的 OXPHOS 可以通过 T 细胞的体外操作来实现，例如通过增强脂肪酸氧化 (FAO)或通过增加线粒体生物发生和线粒体融合。此外，靶向4-1BB 等 T 细胞共刺激分子可以提高氧化代谢和抗肿瘤活性。这些发现在CAR T细胞中得到了呼应，因为事实证明，与具有CD28结构域的CAR 相比，具有4-1BB信号结构域的 CAR 具有更高的持久性和生物能学。除了增强细胞治疗外，T 细胞氧化代谢的体内调节已在小鼠模型中成功增强抗 PDL1 治疗的反应。总之，这些发现表明，针对T细胞代谢可以在细胞治疗和检查点阻断的背景下重新激活抗肿瘤反应。

在本论文中，我们试图确定T细胞中可以靶向增强生物能学和抗肿瘤活性的新的代谢途径。使用代谢组学方法，我们表征了效应CD8+T细胞的三个不同功能亚群的代谢，每个亚群都显示出不同程度的抗肿瘤活性：常规产生IFN-γ的Tc1细胞，产生IL-17的Tc17细胞和产生IL-22的Tc22细胞。我们发现泛酸/ CoA 代谢途径在 Tc22 细胞中富集，并将 CoA 鉴定为能够在没有极化细胞因子的情况下诱导 OXPHOS 和 Tc22 分化的试剂。此外，在多种小鼠模型中，用CoA处理T细胞增强了抗肿瘤活性，在临床前模型中，CoA前体泛酸酯增强了抗PDL1疗法。重要的是，我们在一组晚期黑色素瘤患者中将治疗前血浆泛酸水平升高与抗PD1抗体治疗的反应相关联。这些发现将泛酸/CoA通路确定为增强T细胞氧化代谢和增强免疫治疗疗效的有希望的靶点。

结果

Tc22 极化依赖于氧化磷酸化

已经鉴定出效应CD8+T细胞的多个不同亚群，每个亚群都具有不同的细胞因子谱、效应功能和抗肿瘤特性。之前，我们发现产生 IL-22 的 CD8+T 细胞亚群（即Tc22细胞）相对于产生IFN-γ的Tc1和产生IL-17的Tc17细胞亚群表现出强大的抗肿瘤特性。值得注意的是，Tc22细胞不需要IL-22来控制肿瘤生长，因为阻断IL-22不会导致抗肿瘤功能受损。这表明与 Tc22 谱系极化一起发生的 T 细胞功能的其他方面可能介导这种增强的抗肿瘤活性。鉴于 Tc22 细胞先前被证明具有升高的 ATP 水平和线粒体电子传递链组分的表达增加，我们假设 Tc22 细胞具有独特的代谢程序，有助于其抗肿瘤活性，并且 IL-22的产生可能是这种代谢编程的结果。此外，我们推断，阐明Tc22 细胞特有的这些代谢途径可能会成为新的治疗靶点，以代谢重编程 CD8+T细胞并可能增强免疫治疗。因此，为了确定与 Tc22 谱系相关的代谢程序，我们开始对分化的 Tc1、Tc17 和 Tc22 亚群进行深入的代谢分析，这些亚群是通过在谱系特异性极化细胞因子存在下激活 CD8+T 细胞产生的（图 1A）。

图 1

线粒体是细胞呼吸的场所，对于包括三羧酸 (TCA) 循环和 OXPHOS 的生化反应至关重要。鉴于此，我们首先试图表征线粒体表型和可以为 OXPHOS 提供能量的营养物质的吸收，包括三个 Tc 亚群中的葡萄糖和脂肪酸。尽管每个 Tc亚群在极化过程中都经历了剧烈的增殖，但相对于 Tc1 和 Tc22 细胞，Tc17 细胞的线粒体质量、膜电位、葡萄糖摄取和脂肪酸摄取均有所减少。这表明相对于其他亚群，Tc17 细胞中线粒体 OXPHOS 的利用率降低，并且可能存在不同的代谢程序。为了进一步阐明 Tc1、Tc17 和 Tc22亚群整体代谢特征的差异，我们采用非靶向代谢组学方法进行了质谱分析（图 1B）。使用主成分分析 (PCA) 和无监督层次聚类分析，我们发现每个 Tc 亚群形成一个独特的簇（图 1B 和 1C），每个亚群之间至少有 100 种代谢物发生显着改变（图 1D）。代谢物中一些最显着的差异在于糖酵解和 TCA 循环中间体的水平，尽管这些途径在转录水平上的改变很小。为了进一步研究这一点，我们使用 Seahorse 生物分析仪分析了三个 Tc 亚群各自的糖酵解与 OXPHOS利用率。该方法可以实时同时测量耗氧率（OCR - 指示 OXPHOS）和细胞外酸化率（ECAR - 指示糖酵解）。这些研究证实 Tc17 细胞确实表现出较低的 OXPHOS 利用率。有趣的是，我们还发现 Tc22 亚群具有最高的基础 OCR（图 1E）以及三个亚群中最高的 OCR 与 ECAR 比率（图 1F），类似于之前报道的记忆性CD8+T 细胞相对于激活的效应细胞的情况。此外，Tc22 细胞中 OCR 的增强与 ATP 的产生相结合，因为添加寡霉素（ATP 合酶和氧化代谢的抑制剂）会导致 OCR 显着降低（图 1E）。这些数据与我们之前的数据一致，即 Tc22 细胞表现出细胞内 ATP 水平增加。总的来说，这些数据证实了不同 Tc 亚群之间的不同代谢程序，并表明氧化代谢与 Tc22 谱系之间存在联系。

为了进一步探索 OXPHOS 和 Tc22 细胞之间的这种联系，我们研究了 IL-22 与促进氧化代谢的关系。我们发现 Tc22 细胞中 OPXHOS 的增加与 IL-22 的产生无关，因为在野生型 （WT） 和 IL-22 缺陷的 Tc22 细胞中观察到类似的 OCR 水平。此外，通过Seahorse分析，耗尽 IL-22 的批量培养T细胞和将这些细胞暴露于 Tc22 诱导细胞因子的前后观察到可比的 OCR 水平。这些数据表明，暴露于Tc22诱导的细胞因子会在细胞中诱导氧化表型，即使在那些没有发现主动分泌IL-22的细胞中也是如此。这与先前的分析一致，该分析表明，极化到各种谱系的细胞都表达谱系定义标记物，而不管它们产生细胞因子的能力如何。总之，这些发现表明，IL-22不是建立Tc22细胞氧化代谢表型所必需的。

然而，目前尚不清楚IL-22的产生是否依赖于Tc22细胞中向氧化代谢和线粒体ATP生成的代谢转变。为了解决这种可能性，我们在寡霉素存在下激活了 Tc22 条件下的细胞，并注意到 IL-22 的产生减少（图 1G 和 1H）。相比之下，寡霉素不影响 Tc17 细胞的 IL-17 产生，并且极化到 Tc1 谱系的细胞增强了 IFN-γ 的产生，这与已发表的报告一致，将糖酵解代谢与 IFN-γ 的产生联系起来（图 1G 和 1H）。总的来说，这些数据表明 Tc22 诱导细胞因子驱动氧化代谢程序，这对于极化到 Tc22 谱系很重要。

记忆 CD8+T 细胞先前已被证明依赖于通过 FAO 进行的氧化代谢程序。因此，我们接下来研究了 Tc22 是否是类似记忆细胞的可能性（考虑到 OXPHOS 的共享利用）。表面标记分析显示，Tc22 类似于效应 T 细胞，与 Tc1 和 Tc17 细胞相似。此外，Tc22 细胞也不像 T 记忆干细胞 (Tscm)，因为与其他 Tc 亚群相比，Tc22 细胞表达相似水平的 Tscm 标记物。此外，由于FAO是记忆细胞功能的关键，我们发现Tc22细胞不会上调与FAO相关的基因，并且与其他Tc亚群具有相似的脂质水平。最后，用肉碱棕榈酰转移酶 1a (CPT1a) 抑制剂依托莫克西（FAO 限速步骤的抑制剂）处理对 IL-22 的产生没有影响。这一发现表明，Tc22 极化细胞不依赖于 FAO 来促进 OXPHOS、ATP 和随后的 IL-22 产生。总之，这将 Tc22 细胞的代谢程序与记忆 CD8+T 细胞和其他氧化 T 细胞谱系（例如 CD4+Tregs）区分开来，后者的分化和氧化代谢表型均依赖于 FAO。这些数据还强调了 Tc22 细胞是一种效应谱系，除了利用线粒体氧化代谢之外，与记忆 T 细胞或 Tscm 细胞几乎没有相似之处。这些数据表明，氧化代谢的增强利用是激活的 CD8+T 细胞效应亚群中 Tc22 细胞的一种独特的代谢表型，并且这种代谢表型与该谱系的极化相关。

泛酸/Co A 通路在 Tc22 细胞中富集并增强 IL-22 的产生

为了进一步表征 Tc22 的这种氧化代谢表型，我们对 Tc 亚群的代谢组学数据进行了代谢途径分析，发现泛酸/Co A 途径是 Tc22 亚群中最富集的途径（图 2A）。该途径通过一系列代谢中间体从泛酸盐（维生素 B5）产生代谢辅因子CoA。在Tc22s中，许多这些中间体的细胞内水平降低，而CoA水平升高，从而表明泛酸盐产生CoA的通量增加（图2B）。假设泛酸-CoA通路可能因此促进与Tc22谱系相关的氧化代谢表型，我们在Tc22极化期间添加了外源性泛酸盐，并注意到小鼠（图2C和2D）和人（图2E和2F）CD8+T细胞中IL-22的产生增强。这些数据表明，泛酸盐代谢可以靶向增强 Tc22 细胞中 IL-22 的产生。

图 2

外源性CoA在没有极化细胞因子的情况下诱导OXPHOS和Tc22极化

由于从泛酸生成CoA需要几个步骤，我们测试了合成途径的最终产物CoA是否更有效地诱导 IL-22 的产生。鉴于有证据表明增加细胞外CoA的水平可以增强细胞内的CoA，因此 CoA 本身在这种情况下提供了一个有吸引力的目标。事实上，我们观察到在 Tc22 极化过程中添加外源 CoA 比泛酸更能增强 IL-22 的产生 (图 3A 和 3B)。外源 CoA 还导致 IL-2 的产生增加，IL-2 是另一种由 Tc22 谱系高水平表达的细胞因子(图 3A 和 3B)。令人惊讶的是，我们发现仅在 CoA 存在下激活的 CD8+T细胞导致偏向Tc22表型，这通过增强IL-22和IL-2的产生可以看出（图 3C 和 3D）。这些细胞的RNA测序显示，与Tc22细胞类似，CoA 处理的细胞也没有显示改变的代谢基因表达谱。当比较CoA处理的细胞与Tc22细胞的基因表达谱时，我们发现这两种细胞类型都高表达构成核心Tc22特征的基因（图 3E）。这些基因包括颗粒酶C和D，以及细胞因子IL23a 和其他基因如Lum和Ramp3，我们发现这些基因在Tc22中相对于其他Tc亚群有高度表达。此外，Tc22细胞中许多上调最显著的基因也被 CoA 高度上调（图 3F）。因此，尽管不存在极化细胞因子，但在CoA存在的情况下激活 CD8+T细胞也会诱导类似于Tc22细胞的细胞因子和转录谱。

图 3

鉴于我们证明IL-22的产生与Tc22细胞的氧化代谢有关，我们接下来测试了CoA是否能够代谢重编程 CD8+T 细胞以增强OXPHOS。事实上，Seahorse分析显示CoA处理的T细胞表现出增强的氧化代谢（图 3G），ATP相应增加（图 3H）。此外，CoA对先前激活的效应T细胞进行代谢重编程，以诱导IL-22的产生和OXPHOS。CoA的作用不仅限于CD8+T细胞，因为CD4+Th22s也依赖于OXPHOS来产生IL-22，CoA同样诱导和增强CD4+T细胞中的IL-22产生，同时代谢转向OXPHOS和增强的ATP产生。综上所述，这些发现表明CoA作用于CD4+和CD8+T细胞，独立于极化细胞因子，诱导氧化代谢程序并驱动IL-22的产生。

为了开始研究 CoA 如何诱导 T 细胞中的代谢重编程和 IL-22 产生，我们首先旨在排除 CoA 通过改变用于激活 T 细胞的抗原呈递细胞 (APC) 的功能来间接发挥作用。我们证实 CoA 能够诱导和增强在没有 APC 的情况下激活的纯化 T 细胞中的 Tc22 极化。同样，我们确认 CoA 不会通过产生 Tc22 极化细胞因子 IL-6 来改变 T 细胞的表型，因为尽管存在 IL-6 中和抗体，CoA 仍会诱导 IL-22 的产生。CoA 还含有腺苷部分，可以在细胞外水解生成磷酸泛酰乙胺和 3',5'-ADP。细胞外 ADP 以及ATP可以通过胞外酶进一步代谢为AMP，随后代谢为腺苷，所有这些都可以结合P2受体并影响细胞功能。最近，细胞外ATP激活P2RX7受体已被证明对于诱导 CD8+记忆T细胞的代谢重编程非常重要。因此，我们测试了提供细胞外 ATP 是否可以诱导与细胞外 CoA 相同的表型变化。我们发现，与增强 Tc22 极化的 CoA 不同，细胞外ATP抑制Tc22极化。总的来说，这些观察结果使我们得出结论，CoA影响 T细胞代谢和功能的方式不是通过细胞外腺苷代谢物的产生，也不是通过APC功能的调节，也不是通过增加IL-6水平。因此，我们试图进一步探究CoA诱导的整体代谢的细胞内变化，以尝试深入了解 CoA 如何驱动 T 细胞代谢和功能。

氧化 HIF 和 AhR 信号转导是 CoA 依赖性 IL-22 产生所必需的

为了进一步探索CoA引起的细胞内代谢物的变化，我们利用靶向代谢组学来确定在CoA存在下被激活的T细胞中100多种代谢物的细胞内水平。我们发现用CoA处理改变了整体代谢谱，导致参与多种途径的代谢物发生改变（图4A）。这些包括嘧啶代谢中的代谢物，如乳清酸和尿嘧啶，以及嘌呤代谢，如黄嘌呤和尿囊酸（图4B）。这表明用CoA处理正在诱导类似于Tc22细胞的代谢程序，因为嘧啶和嘌呤代谢途径是Tc22细胞中最富集的途径之一（图2A）。CoA处理也影响了CoA-泛酸代谢途径，因为CoA处理高度富集泛酸（图4B）。这与在 Tc22 细胞中观察到的情况不同，因为 Tc22 细胞中的泛酸盐水平略有降低，但CoA 水平升高，表明泛酸盐向CoA的流动。据报道，CoA和乙酰辅酶A（AcCoA）都是PANK激酶的变构抑制剂，PANK激酶负责在CoA合成途径的早期磷酸化泛酸盐。因此，泛酸盐水平的升高表明，CoA处理正在增加细胞内CoA和/或AcCoA的水平，这反过来又抑制了泛酸盐的磷酸化。最近还证明，在CD8+T细胞中，绝大多数细胞内AcCoA存在于线粒体区室中，并用于线粒体氧化代谢。因此，我们假设CoA处理不仅会增加细胞内CoA和AcCoA水平，从而导致PANK激酶的抑制和泛酸盐的积累，而且增强的AcCoA水平直接支持在CoA处理的细胞中观察到的氧化代谢程序。因此，我们量化了总AcCoA的量，发现用CoA处理大大增加了细胞内AcCoA的量（图4C）。这些数据表明，用CoA处理通过增加TCA循环中线粒体中可用的AcCoA的量来导致氧化代谢表型。

图 4

AcCoA通过丙酮酸的脱羧作用在线粒体中产生。鉴于我们观察到用CoA处理的细胞中的AcCoA水平增加以及氧化代谢增强，我们想评估这是否是由于葡萄糖衍生的丙酮酸掺入AcCoA和TCA循环的增加。为了评估这一点，我们采用13C-葡萄糖通过稳定同位素示踪剂分析（SITA）来研究CoA对葡萄糖利用以及参与OXPHOS和TCA循环的代谢物水平的影响。我们发现CoA处理导致丙酮酸和下游TCA代谢物（如柠檬酸盐）的13C标记物的掺入增强，这与葡萄糖衍生的丙酮酸进入TCA循环的通量增加一致（图4D）。我们注意到用CoA处理的细胞和对照组之间乳酸中13C掺入的水平相当，表明CoA没有增强葡萄糖衍生碳到乳酸的通量，因此CoA的作用是特异性地增强了线粒体对丙酮酸的利用。总的来说，这些发现与CoA处理一致，由于葡萄糖衍生的丙酮酸进入线粒体的通量增加，导致线粒体AcCoA的产生增加，从而提供了一种潜在的机制来解释在用CoA处理的细胞中观察到的OXPHOS增加。

然而，我们的数据也表明，这种增加的OXPHOS与IL-22的产生有关。因此，进一步研究TCA循环与IL-22产生之间的潜在机制联系。有趣的是，Tc22细胞和CoA处理的细胞都增加了TCA循环中间体的水平，特别是琥珀酸盐（图S2G和4D）。先前已经证明琥珀酸盐可以在正常氧气压力下稳定和激活转录因子缺氧诱导因子（HIF）-1α，并且HIF-1α的激活可以促进CD4+T细胞中IL-22的产生。因此，我们假设 OXPHOS 与诱导 IL-22 表达之间的机制联系是琥珀酸诱导的 HIF-1α 信号传导在充氧环境中的激活，即所谓的氧化 HIF-1α。与这一假设一致，我们注意到CoA处理的T细胞中HIF-1α蛋白水平升高（图4E），HIF-1α缺陷的T细胞在CoA处理后IL-22的产生受损（图4F和4G）。在药理学上阻断HIF-1α活性时观察到类似的发现。此外，组成型表达HIF-1α的CD8+T细胞的激活诱导IL-22的产生（图4H和4I），并且在细胞渗透性琥珀酸盐存在下CD8+T细胞的激活诱导IL-22的产生。然而，需要注意的是，阻断 HIF-1α 并没有完全消除 IL-22 的产生，这表明还涉及其他机制。事实上，在 Tc22 细胞中，还发现芳烃受体 （AhR） 转录因子介导极化。当药理学上阻断AhR活性或使用来自AhR-/-小鼠的T细胞（图4J和4K）时，CoA诱导T细胞中IL-22产生的能力降低。这些发现表明，CoA 需要HIF-1α 和 AhR 的激活才能完全诱导 IL-22 的产生。

AhR的激活通常发生在配体结合后，例如来自色氨酸的配体。最近，据报道，活性氧（ROS）等代谢物也可能导致AhR活化。我们进一步检查了CoA处理细胞的代谢数据，发现与ROS缓冲相关的代谢物水平升高，例如谷胱甘肽（图4L）。鉴于 ROS 的产生与 OXPHOS 的利用有关，我们研究了用 CoA 处理的细胞中线粒体 ROS 的产生是否增强。事实上，我们证实了CoA处理的T细胞中线粒体ROS的产生增加（图4M）。为了确定这种增加的 ROS 是否对 AhR 激活和随后的 IL-22 产生很重要，我们在 ROS 抑制剂 N-乙酰基-L-半胱氨酸 （NAC） 存在下用 CoA 激活 CD8+T 细胞，并观察到 IL-22 的产生显着降低（图 4N 和 4O）。NAC还抑制CoA处理的细胞产生IL-2，而相反，NAC增强了在没有CoA的情况下激活的T细胞中IL-2的产生，这与以前的报道一致（图4P）。总的来说，这些发现表明CoA激活HIF-1α和AhR以诱导IL-22的产生。此外，这些数据表明，IL-22 的产生是通过产生激活 HIF-1α 和 AhR 的代谢中间体来驱动 CoA 诱导的氧化代谢表型的下游。因此，这些发现确定单一代谢物CoA可以代谢重编程CD8+T细胞，独立于极化细胞因子以诱导在功能、代谢和转录上与Tc22细胞相似的细胞。

CoA增强CD8+T细胞的抗肿瘤活性和持久性

我们最初的假设是，Tc22细胞的代谢编程是其IL-22产生和增强抗肿瘤功能的原因，但代谢表型加强了它们控制肿瘤生长的能力。我们发现泛酸-CoA通路下游的氧化代谢是Tc22细胞中IL-22产生的原因。文献中最近的报道将CD8+T细胞OXPHOS能力的增加与增强的抗肿瘤反应联系起来。鉴于CoA处理在代谢上重现了Tc22表型，增加了OXPHOS和生物能量学，我们评估了用CoA代谢重编程CD8+T细胞是否会导致小鼠肿瘤模型中免疫治疗反应的增强。LCMV gp 肿瘤特异性 P14 CD8+T 细胞在载体或 CoA 存在下激活 3 天，转移到接种了表达 LCMV-gp33 肽的 B16 黑色素瘤肿瘤的小鼠中。与接受用载体处理的活化 CD8+P14 T细胞的动物相比，接受CoA处理的CD8+P14 T细胞的小鼠表现出肿瘤生长的显着减少（图5A和5B）。接下来，我们测试了CoA处理的T细胞是否可以在对免疫疗法有抵抗力的小鼠模型中控制成熟的肿瘤。在这里，我们使用RIP-GP SV40自发性肿瘤模型，其中小鼠β胰岛细胞同时表达来自SV40的大T抗原和LCMV Gp蛋白。可以通过测量外周血糖来持续评估肿瘤负荷，因为肿瘤大小的增加会导致胰岛素升高，从而降低血糖水平。当小鼠发展出引起低血糖症（<5mM血糖）的大型肿瘤时，它们接受CoA处理或载体处理的肿瘤特异性CD8+P14 T细胞。接受CoA处理的T细胞的小鼠具有更好的肿瘤控制，这通过血糖的稳定（图5C）和延长的生存期（图5D）可以看出。相比之下，接受载体处理细胞的小鼠未能产生显着的抗肿瘤反应，并且没有比未接受T细胞的小鼠存活更长的时间。此外，与载体处理的 T 细胞相比，在转移后18天，在肿瘤引流淋巴结中可以检测到更多转移的 CoA 处理的 T 细胞（图 5E）。这表明CoA处理增强了转移的T细胞的持久性或扩增。用CoA处理的P14细胞数量的增加与IL-2的增加相关，但与IFN-γ的产生无关（图5F和5G）。这种表型类似于它们在转移前的细胞因子谱（图3C）。总之，这些发现表明，CoA治疗可以增强过继细胞治疗模型中T细胞的抗肿瘤功能。

图 5

泛酸盐增加对免疫检查点阻断的反应

增强T细胞氧化代谢已被证明是一种有前途的策略，可以提高对免疫检查点阻断疗法的反应率，例如针对PD1轴的疗法。为此，我们测试了靶向体内泛酸盐途径是否可以与抗PDL1治疗协同作用。鉴于注射的CoA在体内不稳定，我们将泛酸盐或载体与抗PDL1疗法联合施用于携带已建立的MC-38肿瘤的小鼠（图6A-6C）。我们发现接受泛酸盐的小鼠肿瘤生长总体减少（图6A），在肿瘤接种后第28天观察到肿瘤负荷显着减少（图6B）。这导致总生存期的相应增加，除了在一些接受泛酸盐但未接受载体治疗的对照的小鼠中观察到的治愈性完全反应外（图6C）。因此，这些发现表明，在小鼠肿瘤模型中，体内给予泛酸盐可以提高对抗PDL1治疗的反应率。

图 6

鉴于这些发现，我们测试了泛酸是否可能与人类对抗 PD1 治疗的反应有关。在接受抗 PD1 抗体治疗之前，我们使用质谱法在 42 名 III 期或 IV 期黑色素瘤患者的血浆样本中检测到了超过 100 种不同的代谢物（21 名有反应者和 21 名无反应者）。在对抗 PD1 治疗有反应的患者中，泛酸是最富集的代谢物（图 6D）。瀑布图分析显示，泛酸血浆水平最高的 1/3 患者大多是有反应者，而最低 的1/3 患者中，反应者和无反应者的数量相等（图 6E）。这暗示了阈值效应，其中血浆泛酸必须达到特定阈值水平才能获得临床益处。为了支持这一点，我们发现血浆泛酸水平最高的患者与水平较低的患者相比，下次治疗的时间 (TTNT) 明显更长（图 6F）。此外，我们发现黑色素瘤患者对抗 PD1 治疗有反应，上调了许多与 Tc22 谱系相关的基因（图 3E 和 3F），包括 IL-22（图 6G），这是通过重新分析先前发布的基因表达数据集确定的来自不同患者队列的治疗中肿瘤活检概况。总之，这些发现表明泛酸代谢在影响 PD-1 检查点阻断反应中发挥着重要作用。

讨论

代谢物在调节免疫功能和免疫治疗反应方面的重要性开始受到重视。我们研究了极化为 Tc1、Tc17 和 Tc22 谱系的 CD8+T 细胞的代谢表型，以确定与在 Tc22 细胞中观察到的强大抗肿瘤反应相关的代谢途径。我们发现 Tc22 细胞表现出增强的氧化代谢并上调泛酸/CoA 代谢途径。通过用辅酶A（一种外源性施用的单一代谢物）处理T细胞，我们可以对T细胞进行代谢和功能重编程，以增加线粒体代谢和生物能量学，并得到Tc22表型。重要的是，我们发现这种重编程在两种过继细胞治疗模型中增加了这些细胞的抗肿瘤功效。我们还发现，在小鼠模型中，泛酸盐的施用增加了抗PD-L1治疗的疗效。这些数据在一组黑色素瘤患者中得到了验证，因为我们观察到高血浆泛酸与对 PD-1 阻断的反应之间存在相关性。这些数据确定了泛酸代谢在影响抗肿瘤免疫方面以前未被重视的作用。

CD4+T 细胞和 CD8+T 细胞分化为 Th/Tc 亚群是由极化细胞因子和谱系特异性转录因子介导的。帮助促进极化的代谢重编程导致这种转录和功能谱系的转变。例如，Th17 细胞依靠新生脂肪酸合成来产生短链脂肪酸，从而稳定主调节转录因子 RORγt。干扰脂肪酸合成途径不仅会抑制 Th17 的生成，还会促进分化为调节性 T 细胞。除了脂肪酸合成外，Th17 细胞还依赖增加谷胱甘肽生成来抑制 ROS，通过靶向谷氨酰胺酶干扰谷胱甘肽生成可以选择性抑制 Th17 细胞，但不能抑制 Th1 细胞。总之，这些发现凸显了代谢在控制 T 细胞亚群分化中的重要性。然而，值得注意的是，这些研究中的T细胞在极化细胞因子存在的情况下被激活，目前尚不清楚极化细胞因子下游的代谢变化是否足以驱动谱系定型。我们的数据表明，就 Tc22亚群而言，向氧化代谢方向的代谢重编程可以重新概括部分由 Tc22“主调节器”转录因子 AhR 介导的 Tc22 代谢、效应子和转录表型。虽然 CoA 被用作生成 TCA 代谢物（例如 AcCoA）的底物，AcCoA 为 OXPHOS 提供燃料并激活 HIF 和 AhR 转录因子，但我们不能最终排除 CoA 通过未发现的表面受体发挥作用，通过其他方式上调氧化代谢和 TCA 循环代谢物。尽管如此，我们的数据表明，增加的 OXPHOS 对于 Tc22 的诱导至关重要，并且通过外源 CoA 诱导 OXPHOS 可以在没有极化细胞因子的情况下重现 Tc22 表型，因此确定了一种 T 细胞亚群诱导的新方法。

T 细胞代谢和效应器功能错综复杂，最近的努力旨在通过代谢重编程增强 T 细胞的抗肿瘤功能。肿瘤浸润淋巴细胞和耗竭的T细胞表现出与线粒体活性降低一致的代谢特征，如 OCR 和线粒体质量减少所示。结果表明，增强 OXPHOS 和线粒体代谢可以使 T 细胞在肿瘤微环境中不易受到耗竭和免疫抑制活性的影响，从而增强抗肿瘤活性。除了增强效应器功能外，线粒体代谢的增加和 OXPHOS 也被证明可以增强 T 细胞的持久性和增殖。总之，这些先前的发现支持了我们当前的研究，因为我们确定 CoA 作为增强T细胞中 OXPHOS 的试剂，导致 IL-2 增加和转移后的持久性，最终在多个小鼠模型中增强抗肿瘤活性。除了增强细胞治疗方案之外，我们还确定了 CoA 前体泛酸作为一种试剂，可增强小鼠模型中抗 PDL1 的反应，并将治疗前血浆泛酸水平与晚期黑色素瘤人类患者对检查点阻断的反应相关联。有趣的是，人类泛酸的来源之一来自微生物组。最近的报告已经确定了微生物组与抗 PD1 治疗反应之间的联系；然而，其机制仍不清楚。根据我们目前的发现，泛酸可能是微生物组与抗 PD1 治疗反应之间的联系之一，应该进一步探索。

总之，我们证明了泛酸/CoA通路在T细胞代谢重编程中的重要性，以增强其在多种小鼠模型中的抗肿瘤活性。总之，这些发现为进一步的工作提供了基本原理，以了解是否可以利用该途径的操纵来提高临床中过继细胞疗法和免疫检查点阻断的疗效。