Nat Immunol | 甲硫氨酸抑制T细胞耗竭抗肿瘤的新证据

撰文 | 风

CD8 + T淋巴细胞介导的细胞免疫应答在抗肿瘤中发挥重要作用【1】。在肿瘤微环境（tumor microenvironment， TME ）中，T 细胞功能会被抑制，其中一个机制是耗竭性T细胞的产生（详见BioArt报道： ； ； ）。目前认为，耗竭性T细胞的形成是长期抗原暴露引起的特异性表 观遗传改变【2】。然而，研究发现耗竭性T细胞也受到其早期活化期间因素的影响【3】。近年来，研究人员越发强调细胞代谢对T细胞的活化的影 响（详见BioArt报道： ； ； ； ）。作为必要氨基酸，甲硫氨酸（蛋氨酸）是维持细胞甲基组的唯一供体。肿瘤细胞可以在TME中竞争性剥夺T细胞的甲硫氨酸（详见BioArt报道： ）。目前研究对于甲硫氨酸补充与肿瘤发展仍存在争议，部分认为甲硫氨酸补充增强抗肿瘤免疫（详见BioArt报道： ），部分认为甲硫氨酸间歇性饥饿促进抗肿瘤（详见BioArt报道： ），另一部分认为甲硫氨酸限制具有抗肿瘤效果（详见BioArt报道： ）。然而，甲硫氨酸如何影响TCR介导的T细胞活化和细胞命运仍不清楚。

202 5 年 7 月 23 日 ， 美国圣犹达儿童研究医院免疫学系 Douglas R. Green 团队 在 Nature Immunology 杂志 在线 发表 了文章 Early methionine availability attenuates T cell exhaustion 。 该研究发现CD8 + T细胞活化早期甲硫氨酸缺乏通过 KCa3.1的甲基化降低促进Ca 2+ -NFAT1信号造成T细胞过度活化、耗竭分化和效应功能降低进而影响抗肿瘤能力，为理解TME的免疫抑制机制和强化抗肿瘤免疫提供新的线索与思考 。

首先，作者通过体外培养系统确认T细胞活化后10 min时细胞内甲硫氨酸水平降低，且培养基缺乏甲硫氨酸显著降低细胞内SAM而增加SAH水平。与此同时，早期甲硫氨酸缺乏对T细胞的增殖无影响。体内实验证实早期甲硫氨酸缺乏的T细胞抗肿瘤能力显著削弱。ATAC-seq分析表明早期甲硫氨酸（前30分钟）缺乏T细胞活化后24小时耗竭相关基因染色体可及性相比于对照组增加。有意思的是，当1：1混合对照组和早期甲硫氨酸缺乏T细胞并过继给荷瘤小鼠后，虽然早期甲硫氨酸缺乏T细胞数量多于对照组，但前者效应分子表达降低，而PD-1和TIM-3表达升高。总之，这些结果表明 T细胞早期TCR适配阶段的低甲硫氨酸水平促进T细胞耗竭发育。 由于早期T细胞活化的关键事件是Ca 2+ 内流和NFAT1的活化入核【4,5】，作者直接检测细胞外甲硫氨酸水平是否影响Ca 2+ -NFAT1信号。结果显示，早期甲硫氨酸缺乏显著促进Ca 2+ 内流以及NFAT1的入核，提示活化增强，而早期活化强度过高和NFAT1入核与耗竭相关。随后，CUT&RUN测序证实早期甲硫氨酸缺乏增强NFAT1与耗竭靶基因座位的结合，如Lag3、Pdcd1、Havcr2、Ctla4和Tnfrsf9。这些结果提示 T细胞早期甲硫氨酸不足诱导T细胞过度活化以及耗竭命运。

随后，作者发现早期甲硫氨酸不足并不能引起DNA甲基模式的改变，相反，质谱测序鉴定KCa3.1的350位精氨酸（R230）甲基化水平显著降低。KCa3.1是一种Ca 2+ 依赖的K + 转运体，受到钙调蛋白（CaM）直接结合后活化【6】。 因此，作者假设R350的甲基化影响KCa3.1的活性，R350甲基化缺失导致Ca 2+ -NFAT1增强和T细胞过度活化。分子模拟揭示R350的甲基化削弱KCa3.1与CaM的结合，而这种结合对于KCa3.1的功能是必须的。使用KCa3.1抑制剂TRAM-34则可以逆转甲硫氨酸缺乏引起的T细胞耗竭和抗肿瘤效应减弱，表明 增强的KCa3.1活性是早期甲硫氨酸缺乏引起的T细胞耗竭的重要原因。 紧接着，团队构建R350突变过表达载体（ KCa3.1 R350A ），并在缺失 KCa3.1的CD8原代T细胞中过表达。实验发现，KCa3.1 R350A 的CD8 + T细胞活化后表现出类似甲硫氨酸缺乏的生物表型，包括 Ca 2+ 内流和 NFAT1入核增加，以及耗竭基因表达和效应功能缺陷。这些结果提示 废除KCa3.1的甲基化促进T细胞耗竭。

虽然CD8 + T细胞主要在引流淋巴结活化，但现有研究表明TME内细胞毒性T细胞的激活对于获得效应T细胞表型也是重要的【7】。因此，作者假设在浸润肿瘤后，CD8 + T细胞在甲硫氨酸不足的TME中经历抗原提呈后改变效应功能。团队发现相比于引流淋巴结，肿瘤组织浸润的CD8 + T细胞内甲硫氨酸减少50%。相对应地，NFAT1的入核在肿瘤组织浸润的CD8 + T细胞内增加，提示肿瘤组织内降低的甲硫氨酸增加NFAT1活化。随后，作者发现在荷瘤小鼠肿瘤内注射甲硫氨酸可以抑制瘤内CD8 + T细胞耗竭分子表达，增加效应分子表达，并抑制肿瘤的生长。使用CD8中和抗体清除CD8 + T细胞可以废除补充甲硫氨酸的抗肿瘤效应，提示其CD8 + T细胞依赖性。此外，一侧皮下瘤注射甲硫氨酸可以抑制双侧肿瘤的生长。饮食补充0.5%的甲硫氨酸也具有抗肿瘤效果。总之，这些数据表明 补充甲硫氨酸增强CD8 + T细胞的抗肿瘤功能。 CAR-T技术已经在临床应用成功，然而其实体瘤的治疗应用较少【8】。作者发现补充甲硫氨酸也能改善CAR-T对实体瘤的控制效果。 此外，免疫检查点阻断（immune checkpoint blockade， ICB ）也在临床广泛应用【9】。作者发现饮食补充甲硫氨酸进一步增强PD-1单抗的抗肿瘤效果。总之，这些结果表明 甲硫氨酸补充增强CAR-T和免疫检查点抑制剂的治疗效果。

综上所述，这 项 研究 揭示CD8 + T细胞活化早期甲硫氨酸缺乏促进T细胞的耗竭和功能缺陷。机制上，甲硫氨酸缺乏降低KCa3.1的R350位点甲基化，引起Ca 2+ 内流和NFAT1入核增加介导的T细胞过度活化和耗竭分子的表达。补充甲硫氨酸既可以增强CD8 + T细胞介导的抗肿瘤效果，也能进一步改善CAR-T和免疫检查点抑制剂的治疗效果。总之，该研究为TME中免疫细胞抑制的生物学机制提供新的理解，同时也为增强抗肿瘤免疫提供新的思路。

原文链接：https://doi.org/10.1038/s41590-025-02223-6

制版人： 十一

参考文献

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7. Nataliya, Prokhnevska., Maria A, Cardenas., Rajesh M, Valanparambil., Ewelina, Sobierajska., et al .(2022). CD8(+) T cell activation in cancer comprises an initial activation phase in lymph nodes followed by effector differentiation within the tumor.Immunity, 56(1), 0. doi:10.1016/j.immuni.2022.12.002

8. Faroogh, Marofi., Roza, Motavalli., Vladimir A, Safonov., Lakshmi, Thangavelu., Alexei Valerievich, et al .(2021). CAR T cells in solid tumors: challenges and opportunities.Stem Cell Res Ther, 12(1), 0. doi:10.1186/s13287-020-02128-1

9. Qian, Sun., Zhenya, Hong., Cong, Zhang., Liangliang, Wang., Zhiqiang, Han., Ding, Ma.(2023). Immune checkpoint therapy for solid tumours: clinical dilemmas and future trends.Signal Transduct Target Ther, 8(1), 0. doi:10.1038/s41392-023-01522-4

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