专访清华潘登｜发现肿瘤免疫治疗「耐受」新机制

相较于手术、放/化疗等传统肿瘤治疗方式，免疫疗法通过调动人体的免疫系统发挥抗肿瘤功效，如今已在肿瘤临床治疗中展现出较大潜力，然而，现阶段依然有很多患者难以从免疫治疗中获得持续的临床疗效。

先前研究发现，细胞毒性 T 淋巴细胞（Cytotoxic T lymphocyte，CTL）是抗肿瘤免疫反应的关键效应细胞，其能够特异性地识别肿瘤细胞并释放 TNFα、IFNγ 等多种细胞因子杀伤肿瘤细胞。作为对抗，肿瘤细胞也“进化”出多种机制来避免 CTL 介导的识别和杀伤，这也是导致患者对免疫治疗不敏感的关键因素之一，其中的分子机制有待进一步研究和探索。

近期，由清华大学医学院潘登、北京大学定量生物学中心曾泽贤和武汉大学中南医院汪付兵组成的联合团队通过研究发现，抑制肿瘤糖酵解和葡萄糖转运体 1（Glut1）能够增强 CTL 对肿瘤细胞的杀伤效果，为肿瘤免疫治疗提供了新的见解。目前，这项研究发现已经以“Tumor aerobic glycolysis confers immune evasion through modulating sensitivity to T cell-mediated bystander killing via TNF-α”为题发表在Cell Metabolism上。

（来源：Cell Metabolism）

“我们的这项研究揭示了肿瘤细胞糖酵解参与调控 CTL 分泌 TNFα 介导杀伤的一种全新的机制，并发现了肿瘤细胞的糖酵解靶点（Glut1），为提高现有免疫疗法的响应率，以及开发新型免疫疗法提供了新思路。”清华大学医学院助理教授潘登博士告诉生辉。

潘登博士毕业于美国德克萨斯大学 MD 安德森癌症中心，博士期间师从林欣教授，毕业后他进入丹娜法伯癌症研究所 Kai Wucherpfennig 教授实验室从事博士后研究。2019 年，潘登全职加入清华大学医学院并担任助理教授。现阶段，他课题组主要从事肿瘤免疫、肿瘤免疫治疗耐受机制以及肿瘤细胞信号转导等领域的研究。

截至目前，他已在Science、Nature Medicine、Cell Metabolism、Cancer Discovery、Oncogene等期刊发表论文 18 余篇，拥有技术专利 2 项，曾获美国 Cancer Research Institute Fellowship、清华-拜耳青年研究员奖等。

▲图｜清华大学医学院助理教授潘登博士（来源：受访者）

发现肿瘤细胞耐受细胞因子介导杀伤分子机制

“现阶段，借助前沿的功能基因组学方法以及建立各种体外和体内筛选试验，我们探索了肿瘤细胞抵抗不同类型免疫细胞（如 CD8+ T 细胞、自然杀伤细胞和巨噬细胞等）杀伤肿瘤细胞的途径；利用 CRISPR 和单细胞技术的结合，我们绘制了肿瘤微环境中关键免疫调节回路和相互作用的图谱。”潘登介绍说，“通过揭示这些错综复杂的途径和相互作用，我们的目标是全面了解肿瘤的免疫逃逸机制，进而开发出新型有效的肿瘤免疫疗法策略。”

基于之前在黑色素瘤与 CTL 共培养的筛选，潘登和团队发现了多种介导肿瘤细胞逃逸 CTL 杀伤的机制，为了探索其他肿瘤细胞抵抗 CTL 杀伤的差异和共性，他们选择将肺癌和胰腺癌作为研究目标。“之所以选择这两种癌症类型主要是由于，肺癌发病率长期占所有恶性肿瘤的第一位，而胰腺癌是预后最差的肿瘤之一，被称为癌症之王，更为重要的是，这两种癌症对免疫疗法响应较差。”他解释说。

▲图｜全基因组 CRISPR 筛选显示 Glut1 的失活使 T 细胞介导的肿瘤细胞杀伤敏感（来源：Cell Metabolism）

据介绍，在这项研究中，他们首先在小鼠肺癌细胞系 LLC 和胰腺癌细胞系 Panc02 中进行了全基因组的 CRISPR-Cas9 筛选，来寻找抗 CTL 杀伤的关键基因。

“我们通过筛选发现，靶向糖酵解的关键基因（如 Glut1、Gpi1、Pkm 和 Ldha）的 sgRNA 丰度显著下降，这表明肿瘤细胞糖酵解通路在调控肿瘤抵抗 CTL 杀伤过程中发挥重要作用。”潘登指出。

进一步研究发现，相比于免疫细胞，Glut1 在肿瘤细胞中有着更高的表达，于是他们便将 Glut1 作为特异性靶向肿瘤细胞糖酵解通路的潜在靶点开展深入探索。

机制方面，他们发现抑制糖酵解会导致肿瘤氧化磷酸化水平（OXPHOS）上升，从而产生过量的活性氧化物（ROS），ROS 在细胞内的积累促进了 TNFα 介导的细胞死亡。

随后，他们基于小鼠模型进行试验验证。“通过 Glut1 特异抑制剂 BAY-876 可使多种小鼠肿瘤细胞对抗肿瘤免疫更敏感。”潘登表示。

▲图｜肿瘤细胞糖酵解参与调控 CTL 分泌 TNFα 介导杀伤机制示意（来源：Cell Metabolism）

总的来说，这项研究揭示了肿瘤细胞糖酵解参与调控 CTL 分泌 TNFα 介导杀伤的新机制。“此外，由于免疫细胞高表达另一个葡萄糖转运蛋白 Glut3，抑制 Glut1 对 CTL 功能的影响相对较小，因此靶向 Glut1 为肿瘤免疫治疗提供了新思路。”潘登说道。

围绕此次的新发现，谈及下一步研究动向，潘登表示，“通过肿瘤细胞与 CTL 共培养的筛选，我们还发现了许多参与调控肿瘤抵抗 T 细胞杀伤的基因和通路，为了确定这些基因在体内肿瘤逃逸免疫系统监控的作用以及鉴定可提高免疫疗法敏感性的靶点，我们在小鼠皮下肿瘤模型中构建了 CRISPR-Cas9 筛选，并在筛选中发现新的调控免疫疗法敏感性的机制，围绕这一发现我们正在推进后续的相关研究。”

聚焦肿瘤免疫逃逸机理寻找新靶点

目前，肿瘤免疫疗法已成为当前最具潜力的肿瘤治疗手段之一。作为一种利用人体自身免疫系统来攻击和杀灭肿瘤细胞的新型治疗手段，肿瘤免疫疗法相较于传统的放/化疗，具有副作用小、疗效持久等优点，对于一些肿瘤患者而言，通过免疫疗法可以有效控制肿瘤的发展恶化甚至完全消除肿瘤。

“虽然肿瘤免疫疗法潜力较大，但在临床上只有少部分肿瘤患者能够对免疫疗法产生应答。”潘登指出，“现阶段的肿瘤免疫疗法存在一些局限性，其中比较突出的是肿瘤对免疫治疗耐受的异质性，这主要是由于人类肿瘤细胞对免疫治疗存在非常广泛且尚不明确的耐受机制。”他解释说。

比如，肿瘤细胞如何逃避人体免疫系统识别并抵抗免疫细胞的杀伤，以及，肿瘤细胞如何制造出免疫抑制性的肿瘤微环境从而逃避免疫监视。

“在这些机制中，有我们目前比较关注的‘肿瘤对 T 细胞介导杀伤的耐受’，也有我们在未来会重点关注的‘免疫抑制的肿瘤微环境’。很多复杂因素共同导致肿瘤对免疫疗法的耐受，因此，我们需要不断扎实研究肿瘤免疫耐受的机理，进而获得更多有可能用于免疫治疗的新靶点和方法。”他说道。

▲图｜潘登课题组成员（来源：受访者）

据介绍，现阶段潘登实验室采用转基因小鼠模型、高通量功能基因组筛选和生物信息分析等手段，通过基础和临床的结合深度挖掘肿瘤免疫逃逸机制以寻找新型免疫治疗靶点，进而为肿瘤免疫疗法提供新的治疗策略。

（来源：Science）

在先前的研究中，通过在与 CTL 共培养的 B16F10 小鼠黑色素瘤细胞系中构建全基因组 CRISPR-Cas9 筛选，他们发现了肿瘤细胞对 T 细胞介导的杀伤产生抗性的几种关键通路，更为重要的是，他们还发现了几个新型免疫疗法靶点，如 PBRM1。目前，这项研究已经以“A major chromatin regulator determines resistance of tumor cells to T cell–mediated killing”为题发表在Science上。

（来源：Nature Medicine）

除此之外，潘登还曾联合刘小乐教授课题组开展合作，与姜鹏博士共同发现了如 SERPINB9 等参与调控肿瘤响应免疫治疗的靶点，并证明了其在免疫治疗研究中的应用潜力。目前，相关研究已经以“Signatures of T cell dysfunction and exclusion predict cancer immunotherapy response”为题发表在Nature Medicine上。

产业化层面，潘登表示，“目前我们筛选获得的靶点都处于相对早期的阶段，等时机更成熟的时候会考虑将这些靶点进一步转化并推向临床。”

对于未来的临床转化，在潘登看来，“若要将现有发现推进到临床应用阶段，需要在更多和更大规模的临床前模型中评估其安全性和有效性，而这往往会是一个周期相对较长的过程。”他说道。

免责声明：本文旨在传递生物医药最新讯息，不代表平台立场，不构成任何投资意见和建议，以官方/公司公告为准。本文也不是治疗方案推荐，如需获得治疗方案指导，请前往正规医院就诊。