Nature子刊:食盐预处理下T细胞,可提高其抗肿瘤的能力

文摘   2024-08-29 11:42   浙江  

省流:氯化钠(NaCl)能够增强人CD8+ T细胞的激活状态和效应功能,使它们更有效地杀死肿瘤细胞从机制上讲,NaCl对CD8+ T细胞的影响与钠诱导的Na+/K+-ATP酶活性上调有关,随后导致细胞膜超极化,增强了TCR(T细胞受体)诱导的钙离子流入及下游TCR信号通路的能力;通过体外培养调节盐的浓度来增强T细胞的抗肿瘤能力,这对于治疗性T细胞(如CAR-T细胞)的培养和使用具有潜在的应用价值。

食盐既便宜又不可或缺,是厨房中的常见调料。“在伤口上撒盐”这句话可能很快就会在癌症治疗中获得积极的意义。2024年8月28日,发表在《Nature Immunology 》的一篇文章 Sodium chloride in the tumor microenvironment enhances T cell metabolic fitness and cytotoxicity 研究发现,乳腺癌肿瘤中的钠浓度高于健康组织,并且当肿瘤周围环境中的钠浓度较高时,T细胞对肿瘤的作用尤为强烈,这些患者的生存时间也更长;预先用盐处理人T细胞,提高细胞的能量生产,增强了CD8 T细胞的代谢健康,进而增强T细胞受体的激活,更容易高效地杀死肿瘤细胞

文章解析


  • 测量了乳腺癌患者肿瘤内部和肿瘤周围的钠离子和钾离子浓度,发现肿瘤内部的钠离子和钾离子浓度比周围健康组织要高。肿瘤内部钠离子浓度增加会不会影响抗肿瘤的免疫反应?


  • 用CD3和CD28抗体刺激这些T细胞,并且分别在正常钠离子浓度和高钠离子浓度的情况下观察发现,高浓度下,T细胞的一些基因表现得更活跃,这些活跃的基因形成了一组特定的模式,称之为“NaCl签名”。


  • 查看大量癌症患者的公开数据发现,大多数类型的肿瘤,这些“NaCl签名”在肿瘤组织中的表现比在正常组织中更为显著。


  • 简单说,肿瘤内部的钠离子浓度更高,而这种高浓度的钠离子似乎改变了肿瘤内部T细胞的行为。这意味着肿瘤内部的高钠离子可能会影响T细胞的工作方式,从而影响它们对抗肿瘤的能力



  • 为了了解NaCl如何影响CD8+ T细胞,研究了NaCl对人CD8+ T细胞整体基因表达的影响。在高NaCl条件下,与激活、增殖、分化和效应功能相关的生物过程显著丰富,这些都是抗肿瘤免疫的关键过程。


  • 具体来说,在高NaCl条件下,T细胞受体激活后,信号蛋白(如LckZAP70p38ERK1/2)的磷酸化显著增加,这表明TCR信号传导增强并且持续时间更长。高NaCl条件下,多个与T细胞激活和分化相关的表面标志物(如CD69、HLA-DR、ICOS、CD103和PD-1)显著上调。


  • 钙离子流入增加,这种增加依赖于TCR的激活,且如果CD8+ T细胞在高NaCl条件下预激活,那么TCR再次激活时钙离子流入显著增加


  • 简单说,高浓度的 NaCl 能够让 CD8+ T 细胞变得更活跃,增强它们的功能,包括更好的营养吸收、更强的信号传导、更多的钙离子流入以及更持久的功能保持。这意味着在高 NaCl 条件下,T 细胞能够更好地对抗肿瘤。



  • 研究 NaCl 对 CD8+ T 细胞具体效应功能的影响发现,在高 NaCl 条件下,T 细胞变得更加专注于执行效应功能,而不是自我更新或长期存活,就是变得更像“杀手”,而不是“干细胞”。


  • 具体来说高 NaCl 条件下,T 细胞的细胞毒性功能增强,能够更好地释放颗粒酶 B 来杀死目标细胞。高 NaCl 条件下,T 细胞产生了更多的 TNF 和 IL-2,这两种细胞因子有助于增强免疫反应。



为什么高NaCl 显著影响 T 细胞效应功能呢?因为改变了T 细胞的新陈代谢来增强它们的效应功能。具体来说:

  • T 细胞能吸收更多的葡萄糖和谷氨酰胺。

  • T 细胞的线粒体功能增强,能产生更多能量。

  • T 细胞吸收更多脂肪。

  • T 细胞的 mTOR 信号增强,有助于细胞更好地利用这些营养物质。




  • NaCl 如何通过增强 T 细胞受体(TCR)的信号传导来提高 CD8+ T 细胞的激活?高浓度的 NaCl 可以通过增强细胞内钙离子(Ca2+)的进入来加强 T 细胞的激活。钙离子的进入是通过 TCR 激活钙通道(ORAI)实现的,而膜电位(Vm)的电化学梯度会驱动钙离子通过这些通道进入细胞。


  • 简单来说, 通过以下步骤增强 CD8+ T 细胞的功能:

  • 高 NaCl 导致更多的 Na+ 进入细胞内。

  • 更多的 Na+ 促使 Na+/K+-ATPase 增加活性,将更多的 K+ 泵入细胞内。

  • 细胞内 K+ 增多导致膜电位更加负(超极化)。

  • 更强的膜电位驱使更多的钙离子进入细胞。

  • 更多的钙离子进入细胞,激活 T 细胞的信号通路,从而增强 T 细胞的功能。




  • 高浓度的 NaCl 是否能够增强 CD8+ T 细胞杀死肿瘤细胞的能力?


  • 基因工程制造了特异性识别黑色素瘤抗原 MART-1 的TCR-T细胞,高 NaCl 条件下的 T 细胞显示出更强的肿瘤细胞杀伤能力。


  • 又造了一个能够特异性识别胰腺癌细胞上的CART细胞,在高 NaCl 条件下预刺激的 CAR T 细胞显示出更强的肿瘤细胞杀伤能力。


  • 造了一个胰腺癌小鼠模型,高 NaCl 条件下预刺激的 T 细胞显著增强了肿瘤的清除能力。


  • 检查了胰腺癌患者的数据,发现在肿瘤微环境中存在一个对 NaCl 敏感的 TIL细胞子群,高表达 NaCl 相关基因(如 NFAT5 ATP1A1)的患者显示出更好的生存率。


这篇文章怎么说呢,做的理论基础数据比较多,从各种组学数据去分析,去深挖,去解释高浓度的氯化钠可以增强T细胞的对抗肿瘤细胞的功能,但是看到最后实战的时候,不管是用TCR-T/还是CART细胞,说实话,效果不是很显著,不管体外还是体内杀伤数据太少,而且不是特别的好

开始的时候在乳腺癌中发现了该现象,然后一路深挖分析,最后为什么不用乳腺癌细胞去做杀伤,做动物实验呢?还有一点是,高浓度的氯化钠可以让T细胞变成效应细胞,如果长时间做到五轮以上的肿瘤杀伤,估计杀伤效果反而会变差。如果有兴趣且有空闲时间的话,可以做下小实验,大概率会发现效果不咋地。 

那为什么还要写这个文章呢?文章提供了另外一种思路,调节或者干预离子通道来改变T细胞的代谢,也是一种方向。

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