省流：线粒体的丢失和功能失调会导致T细胞耗竭，这是成功的T细胞基础免疫疗法的主要障碍；骨髓基质细胞（BMSCs）可以与T细胞建立了纳米管连接，将线粒体移植到CD8+ T细胞中，就像是给T细胞“充电”；接受了额外线粒体的T细胞，能够产生更优的抗肿瘤反应，更有效地渗透到肿瘤中，并表现出更少的耗竭迹象。
过继性T细胞疗法在面对充满敌意的肿瘤微环境时，会破坏正常的线粒体活动，导致T细胞耗竭。提高输注T细胞中线粒体功能的策略备受关注。
目前的策略，如生成或选择具有更高线粒体健康的T细胞亚群，以及主动干预策略，如基因工程改造线粒体生物发生驱动因子，或者在T细胞制造过程中给予抗氧化剂以保护线粒体完整性等。如果T细胞已经含有功能失调的线粒体或受损的线粒体DNA（mtDNA），这些方法往往无效。
2024年9月13日，期刊《cell》在线发表了名为Intercellular nanotube-mediated mitochondrial transfer enhances T cell metabolic fitness and antitumor efficacy 的文章。研究显示：骨髓基质细胞（BMSCs）通过隧道纳米管（TNTs）向CD8+ T细胞转移线粒体，以增强T细胞的生物能量容量、抵抗耗竭的能力和抗肿瘤功效，这为增强T细胞代谢健康和抗肿瘤功能用于过继性免疫治疗提供了一个技术平台的基础。
文章解析
玻璃盖玻片上设置了BMSCs与CD8+ T细胞共培养24h，扫描电子显微镜（FESEM）进行检查，频繁地观察到细胞之间存在复杂的纳米管结构，互相连接。通过染料标记线粒体并使用显微镜观察，线粒体确实可以从骨髓基质细胞移动到T细胞中。
线粒体的转移需要CD8+ T细胞处于激活状态，且共培养48小时后达到最高效率，大约6.2%到24.7%的CD8+ T细胞接收到了BMSCs的线粒体。当将BMSCs分离出来的线粒体直接添加到T细胞培养时，并没有观察到明显的线粒体吸收，这意味着线粒体需要通过细胞间的直接接触才能有效转移；
为了验证线粒体是否真的进入了T细胞内部并保持功能，使用了荧光标记和显微镜技术，发现这些标记的线粒体确实进入了T细胞内部，集中在细胞内部，而不是随意分布在细胞质中，且保持了正常的膜电位，这意味着它们在T细胞中仍然是活跃的。
为了看看BMSCs转移过来的线粒体是否真的能帮助CD8+ T细胞更好地工作，研究者们测量了这些细胞在不同条件下的氧气消耗率（测试线粒体功能），结果显示，接收了BMSCs线粒体的CD8+ T细胞（Mito+细胞）拥有更高的基础呼吸能力和备用呼吸能力（SRC）；
为了确保这种增强的代谢能力真的是由线粒体转移带来的，而不是因为其他细胞内的物质转移，用溴化乙锭的化学物质来部分破坏BMSCs中的线粒体功能，结果发现，BMSCs仍然能够将这些受损的线粒体转移到T细胞中，但这些线粒体不发挥功能。
总的来说，当BMSCs将健康的线粒体转移给CD8+ T细胞时，这些T细胞的能量生产和储备能力得到了显著增强。这表明线粒体转移确实提高了CD8+ T细胞的代谢健康。
为了更深入地了解线粒体转移背后的机制，对分选出来的人和鼠Mito+和Mito−细胞进行了整体和单细胞RNA测序，结果发现了TLN2的蛋白质（一种细胞骨架蛋白，帮助形成肌动蛋白丝并与整合素结合）表达量很高。
CRISPR-Cas9技术敲除CD8+ T细胞和BMSCs中的TLN2后，无论是T细胞还是BMSCs中缺少了TLN2，线粒体转移都会受到影响，特别是在BMSCs中更为明显。当T细胞被激活时，BMSCs中的TLN2表达量会上升。这表明激活的T细胞可能促使BMSCs产生更多的纳米管，从而促进线粒体的转移。
线粒体从BMSCs转移到CD8+ T细胞后，显著提高了T细胞的线粒体呼吸能力和备用呼吸能力（SRC）。SRC是细胞在面对压力或工作负荷增加时可以利用的能量储备。
作者有一个大胆的想法，Mito+细胞（接收了线粒体的T细胞）具有更高的SRC，因此在恶劣的微环境中（如肿瘤环境）能够更好地生存，并且能够补偿任何因线粒体损失而导致的T细胞活力下降，甚至有更好的抗肿瘤能力？
作者生成了表达针对黑色素瘤抗原gp100的转基因T细胞受体（TCR）的pmel-1 CD8+ T细胞，并将Mito+和Mito−细胞转移到携带皮下B16KVP黑色素瘤的小鼠体内，发现Mito+细胞治疗的小鼠肿瘤内pmel-1细胞的数量更多，能够有效地渗透到肿瘤内部，仅有少数经历凋亡死亡，状态极佳。
总的来说，Mito+细胞在肿瘤微环境中表现出更强的功能活性，具有更低的耗竭倾向，使其在恶劣条件下更具生存优势。
线粒体转移带来的优势是否能在长时间内持续，并且在细胞分裂过程中也能保持？作者在非肿瘤宿主中追踪了经历淋巴细胞耗竭驱动的稳态扩增的细胞一个月发现，Mito+细胞在非肿瘤宿主中表现出更高的增殖能力，转移的线粒体可以在线粒体多次分裂中传递给子代细胞，且Mito+细胞在转移后一个月内保持更高的线粒体含量。
线粒体转移是否也能改善CART细胞的抗肿瘤的效果？
用CD19-CART细胞与永生化BMSC细胞共培养后测试其功能。与Mito−细胞相比，Mito+细胞表现出显著增强的肿瘤杀伤能力，Mito+细胞在六轮刺激中始终保持强烈的细胞毒性，而Mito−细胞在第三轮开始失去杀伤能力，并在第六轮几乎完全耗竭。
接受CD19-CAR Mito+细胞的小鼠血液中的白血病细胞数量显著降低，并显著增加了小鼠的生存期，优于Mito−和传统的CAR T细胞。
同样对于TIL也是否有着同样的治疗效果呢？将之前描述的MART-1 TIL产品与Mito-dsRed BMSC共培养。TILs也能以中等效率获取供体线粒体。当挑战SK23-GFP（一种表达目标抗原MART-1的黑色素瘤细胞系）时，Mito+ TILs表现出比Mito− TILs更强的肿瘤清除能力。
总之，BMSCs（骨髓间充质干细胞）线粒体转移可以成功地增强小鼠和人CD8+ T细胞的抗肿瘤效力。这种增强的抗肿瘤反应在多种不同的T细胞平台上（TCR、CAR和TILs）以及多样的体内外环境下（同种异体/人类异种移植模型）均可见到，无论是在血液瘤还是实体瘤中。供体BMSC线粒体的转移显著影响了抗肿瘤CD8+ T细胞，提高了它们的存活率，促进了其扩增，改善了肿瘤渗透效率，赋予了抵抗耗竭的能力，并促进了分化成有效的细胞毒性效应细胞。
另外选择BMSC作为供体细胞，因为与其他细胞类型相比，表面表达的人类白细胞抗原（HLA）分子水平较低，便于异体共培养。很容易建立BMSC的临床级制造和扩增方案，便于向临床过渡。
同样，将上述研究结果转化为临床应用需要克服几个主要挑战：
替代标志物的开发：寻找能够准确指示线粒体转移发生并且不影响细胞功能的标志物。
提高转移效率的方法：研究如何通过改变细胞表面分子或其他方式来增强线粒体的转移率。
优化供体细胞的选择：筛选出具有最佳线粒体转移能力的BMSC亚群。
安全性评估：确保任何新的策略都不会引入其他的安全隐患，比如免疫排斥反应或肿瘤形成风险。
但是无论如何，这些发现确立了细胞间线粒体转移作为一种有前景的细胞器基础技术平台的地位，有望改善接受下一代细胞疗法的患者的治疗结果。
参考文献：Intercellular nanotube-mediated mitochondrial transfer enhances T cell metabolic fitness and antitumor efficacy.Baldwin, Jeremy G. et al.Cell, Volume 0, Issue 0
