Imunoterapie dosáhla velkého klinického úspěchu, ale většině pacientů se nepodařilo získat trvalý klinický prospěch z léčby. Cytotoxické T buňky (CTL) jsou klíčovými efektorovými buňkami protinádorové imunitní odpovědi a specificky rozpoznávají nádorové buňky prostřednictvím interakce receptoru T buněk (TCR) s peptidovým hlavním histokompatibilním komplexem (MHC). CTL uvolňují cytotoxické částice obsahující perforin a granzymy k indukci apoptózy v cílových buňkách. Tudíž rakovinné buňky typicky vyvíjejí více mechanismů, aby se vyhnuly rozpoznání a zabíjení zprostředkovanému CTL. Mezi známé mechanismy patří downregulace drah prezentace antigenu a upregulace imunosupresivních molekul, jako jsou PD-L1 a SERPINB9. Kromě toho CTL uvolňují cytokiny, jako je TNF a IFN, aby zabíjely nádorové buňky. Molekulární mechanismy toho, jak nádorové buňky tolerují zabíjení zprostředkované cytokiny, jsou však nejasné.
27. července 2023 tým Pan Denga na lékařské fakultě univerzity Tsinghua, tým Zeng Zexiana v Centru kvantitativní biologie (CQB) na Pekingské univerzitě a Společné centrum pro vědy o živé přírodě Pekingské univerzity a Tsinghua ve spolupráci s týmem Wang Fubing na Wuhan University's Zhongnan Hospital, publikoval článek v časopise Cell Metabolism s názvem: Tumor aerobní glykolýza propůjčuje Tumor aerobní glykolýza uděluje imunitní únik prostřednictvím modulace citlivosti na T lymfocyty zprostředkované zabíjení přihlížejících prostřednictvím TNF.
Studie zjistila, že inhibice nádorové glykolýzy a glukózového transportéru 1 (Glut1) zvyšuje zabíjení nádorových buněk cytotoxickými T buňkami (CTL).
Mechanicky vede inaktivace Glut1 ke zvýšení hladin oxidativní fosforylace nádorů (OXPHOS), což má za následek produkci přebytečných reaktivních oxidů (ROS), což podporuje buněčnou smrt zprostředkovanou TNF. Různé myší nádorové buňky by mohly být citlivější na protinádorovou imunitu pomocí Glut1-specifického inhibitoru BAY-876. Kromě toho inhibice Glut1 měla relativně malý účinek na funkci CTL kvůli vysoké expresi jiného proteinu přenášejícího glukózu, Glut3, v CTL. Cílení na Glut1 tedy poskytuje nový terapeutický nápad pro imunoterapii nádorů.
Tým nejprve provedl celogenomový screening CRISPR-Cas9 na geny odolné vůči zabíjení zprostředkovanému CTL u myší buněčné linie rakoviny plic LLC a buněčné linie rakoviny slinivky břišní Panc02. Screening odhalil významný pokles množství sgRNA klíčových genů cílených na glykolýzu, jako je Slc2a1 (Glut1), Gpi1, Pkm a Ldha, což odhaluje kritickou roli glykolytické dráhy nádorových buněk při regulaci nádorové rezistence vůči zabíjení CTL. Integrací více souborů lidských jednobuněčných dat a imunofluorescenčních experimentů bylo zjištěno, že Glut1 byl více exprimován v nádorových buňkách, zatímco imunitní buňky selektivně nadměrně exprimovaly Glut3 pro příjem glukózy. Proto si výzkumný tým vybral Glut1 jako potenciální cíl pro specifické cílení glykolytické dráhy v nádorových buňkách pro další studium.
Tým zjistil, že fenotyp citlivosti na zabíjení CTL vyplývající z knockdownu Glut1 není závislý na přímém kontaktu mezi nádorovými buňkami a T buňkami, což znamená, že Glut1 se podílí na regulaci tolerance nádorových buněk k zabíjení cytokinů uvolňovaných CTL. Prostřednictvím řady biochemických a buněčných experimentů tým prokázal, že nedostatek Glut1 vedl k významnému nárůstu smrti nádorových buněk vyvolané TNF. Mechanicky vedla inhibice Glut1 k významnému zvýšení hladin mitochondriální oxidativní fosforylace (OXPHOS) a generování velkého množství reaktivních forem kyslíku (ROS), jejichž akumulace v buňce vedla k down-regulaci hladin c-Flip, což pak exacerbovalo apoptózu indukovanou TNF.
Nakonec v různých modelech myších nádorů tým zjistil, že inhibice Glut1 neměla žádný účinek na růst nádoru u imunodeficientních myší, ale inhibovala růst nádoru u imunokompetentních myší, což naznačuje, že inhibiční účinek cílení na Glut1 na nádor závisí na adaptivním imunitním systému hostitele. . Důležité je, že když byly použity TNFa receptor knockout nádorové buňky, účinek inhibice Glut1 vedoucí ke zpomalení růstu nádoru odpovídajícím způsobem zmizel, což opět naznačuje, že inhibice Glut1 je úzce spojena s nádorovou TNFa dráhou. Tým dále analyzoval datové soubory klinických studií a databázi TCGA pacientů léčených blokádou imunitního kontrolního bodu (ICB) a zjistil, že nízká exprese glykolytického/Glut1 podpisu byla spojena s lepší odpovědí na ICB.
Celkově tato studie uvádí nový mechanismus glykolýzy nádorových buněk, který se podílí na regulaci sekrece CTL zabíjení zprostředkovaného TNF, a identifikuje Glut1 jako preferovaný glykolytický cíl nádorových buněk, což poskytuje nové poznatky ke zlepšení rychlosti odezvy stávajících terapií a vývoji nových imunoterapie.
Lijian Wu, doktorand na katedře základní medicíny Lékařské fakulty univerzity Tsinghua, je prvním autorem článku. Spoluodpovídajícími autory jsou Deng Pan z lékařské fakulty univerzity Tsinghua, Zeng Zexian z Centra pro kvantitativní biologii Pekingské univerzity a Wang Fubing z nemocnice Zhongnan, univerzita Wuhan.