Sci Adv封面 | 王红阳院士/杨文团队展现膳食增补多不饱和脂肪酸，，突破肿瘤免疫治疗对抗新战略
近年来，，饮食干预是一个极具吸引力的肿瘤治疗战略。。现在，，主要通过饮食限制卡路里或特殊氨基酸的摄入来抵达抑制肿瘤生长的目的，，然而这些要领往往会给患者带来显着的体重减轻、疲劳、虚弱等不良反应。。因此，，通过膳食增补特定营养素而不是限制饮食成为新的热门研究偏向，，尤其是多不饱和脂肪酸。。
2023年12月8日，，中国科学手艺大学/水师军医大学王红阳院士/杨文研究员团队在Science Advances 杂志以封面形式揭晓题为Inhibition of ACLY overcomes cancer immunotherapy resistance via polyunsaturated fatty acids peroxidation and cGAS-STING activation[1]的研究论文，，该研究发明ATP-柠檬酸裂解酶通过调理多不饱和脂肪酸过氧化和cGAS-STING通路，，调控肿瘤免疫的新机制，，并提出了靶向抑制ATP-柠檬酸裂解酶或膳食增补多不饱和脂肪酸突破肿瘤免疫治疗对抗的新战略。。
论文问题
Science Advances杂志同期还约请美国宾夕法尼亚大学免疫学家Roddy O'Connor博士以Checkmate: Metabolic flexibility with a STING in its tail为问题针对该事情举行了焦点谈论[2]。。他以为，，该研究展现了一种很是有远景的肿瘤联合治疗战略，，可以重振免疫治疗耐药肿瘤中T细胞的肿瘤杀伤功效。。别的，，该研究为靶向抑制ATP-柠檬酸裂解酶药物的研发和快速、有用的临床转化提供了强有力的支持。。
科学希望封面图为富含omega - 3和omega - 6多不饱和脂肪酸的代表性食物。。膳食增补多不饱和脂肪酸有望成为一种战胜肿瘤免疫治疗对抗的新战略。。（图源自科学希望）
研究配景
近年来，，免疫检查点抑制剂在肿瘤免疫治疗方面取得了重大的临床突破，，然而由于患者的个体差别性以及肿瘤微情形的重大性，，临床上许多患者对免疫检查点治疗的响应性并欠好，，开发新的治疗战略用以增强免疫治疗效果迫在眉睫[3]。。脂质合成增强是癌症的代谢标记之一，，ATP-柠檬酸裂解酶（ACLY）已被证着实许多癌症中高表达或被激活。。2020年，，一种新型ACLY抑制剂贝派地酸（BemA）已被FDA批准用于降低低密度脂卵白。。虽然许多研究证实靶向抑制ACLY可以抑制癌细胞增殖，，可是ACLY抑制剂在肿瘤免疫治疗的作用尚未明确。。
现有研究批注多不饱和脂肪酸（PUFAs）显示出潜在的抗肿瘤功效[4]，，PUFAs不但可以增进间质细胞介导的肿瘤免疫抑制[5]，，还可以增强CD8+ T细胞介导的抗肿瘤免疫[6]，，在肿瘤免疫中的作用仍保存争议。。别的，，增补PUFAs是否通过影响肿瘤细胞代谢进而调理抗肿瘤免疫反应仍有待进一步探讨。。
研究效果
为了研究ACLY的特定功效，，研究者借助慢病毒载体使用shACLY（LV-shACLY）构建了ACLY稳固敲低的肝癌细胞株（Hepa1-6）。。研究者将ACLY缺失细胞或比照细胞划分皮下荷瘤接种到免疫缺陷小鼠和免疫功效健全小鼠。。效果显示，，在免疫缺陷小鼠中，，抑制ACLY能显著抑制肿瘤细胞生长，，但出乎意料的是，，在免疫健全小鼠中，，抑制ACLY并没有显著抑制效果，，这提醒ACLY缺失引起肿瘤免疫抑制作用。。进一步流式效果显示，，ACLY与肿瘤细胞外貌PD-L1的表达保存显著的负相关，，这一效果与人肝细胞癌数据集中ACLY和PD-L1的相关性一致。。别的，，与比照肿瘤相比，，ACLY缺失肿瘤免疫浸润的CD8+ T细胞虽然数目增添，，但其耗竭标记物PD-1也随之上调。。以上效果批注抑制ACLY 上调肿瘤细胞中PD-L1的表达并诱导T细胞功效障碍。。
图1. 抑制ACLY上调肿瘤细胞PD-L1的表达并诱导T细胞功效障碍
为了探讨抑制ACLY 介导的PD-L1上协调T细胞功效障碍的机制，，研究者使用TCGA数据库KEGG通路富集剖析，，发明ACLY的表达与细胞质DNA感应信号转导呈高度负相关。。cGAS-STING 通路作为一种经典的细胞质DNA 感应信号转导通路，，在调理肿瘤细胞中的 PD-L1 表达和招募T细胞在肿瘤免疫中施展要害作用。。研究者发明敲低ACLY上调了Pan02、B16和Hepa1-6 细胞中的 cGAS 表达并诱导下游 STING信号转导激活，，提高了Sting、Tbk1和Irf3 卵白的磷酸化水平。。别的，，使用ACLY抑制剂BemA处置惩罚Hepa1-6细胞也获得了同样的效果；；；已知cGAS通过爆发cGAMP激活下游STING信号，，研究者发明ACLY缺失细胞爆发更多的cGAMP，，进一步证实了抑制ACLY能够激活cGAS。。接着，，研究者借助慢病毒载体使用CRISPR-Cas9敲除cGAS（LV- CRISPR-Cas9 KO cGAS）构建稳固cGAS敲除细胞系，，效果显示在cGAS敲除组抑制ACLY并不可激活下游STING信号转导并诱导PD-L1表达，，扫除了抑制ACLY对STING通路激活的非cGAS依赖途径。。
图2. 抑制ACLY激活cGAS-STING
接下来，，研究者探讨了抑制ACLY诱导的cGAS-STING激活的机制。。理论上讲，，胞质DNA起源于细胞核或线粒体，，研究者从胞质提取物中纯化了DNA，，发明ACLY缺失细胞中的胞质DNA主要是线粒体DNA（mtDNA）。。免疫荧鲜明示，，ACLY缺失组更多的mtDNA泄露到细胞质中。。使用溴化乙锭（EtBr）扫除mtDNA后显著降低了ACLY敲低引起的cGAS-STING激活。。别的，，抑制ACLY引起线粒体损伤和功效障碍，，如耗氧率（OCR）降低以及活性氧（ROS）增添。。这些发明批注，，抑制ACLY引起线粒体损伤和功效障碍，，导致mtDNA释放到胞质中激活肿瘤细胞的cGAS-STING通路。。
图3. 抑制ACLY诱导的线粒体损伤触发mtDNA走漏以激活cGAS-STING信号传导
为了进一步探讨抑制ACLY怎样诱导线粒体损伤，，研究者借助液相色谱-质谱（LC-MS）脂质组学剖析发明了抑制ACLY增进肿瘤细胞摄取过量的PUFAs。。使用PUFAs（ALA、ARA或EPA）处置惩罚肿瘤细胞后发明线粒体损伤，，线粒体ROS显著增添。。使用CD36抑制剂磺基琥珀酰亚胺油酸酯 （SSO）阻断PUFAs摄取可有用降低ACLY缺失细胞中线粒体ROS升高，，批注抑制ACLY诱导的线粒体损伤取决于PUFAs的积累。。
图4. ACLY抑制导致PUFA过氧化诱导线粒体损伤
研究者随后在癌症患者组织中验证了肿瘤ACLY表达与cGAS-STING激活之间的相关性。。人类HCC临床样本中的免疫组织化学（IHC）染色发明ACLY和cGAS和PD-L1表达之间的负相关。。别的，，研究者也视察到ACLY表达与人类HCC组织中的CD8+ T细胞浸润成反比。。这些数据批注，，低ACLY表达与人类癌症中的cGAS-STING激活和T细胞浸润有关。。
图5. 低ACLY表达与人类癌症中的cGAS-STING激活和T细胞浸润相关
基于上述关于抑制ACLY导致cGAS-STING激活的体外研究，，研究者接纳原发性PD-L1抗体治疗耐受性肿瘤模子（胰腺癌Pan02），，探讨抑制ACLY能否提高PD-L1抗体在免疫耐受模子中的治疗效果。。效果发明，，单独抑制ACLY或单独给予PD-L1抗体对肿瘤生长的影响有限，，但抑制ACLY联合PD-L1抗体能有显著抑制肿瘤细胞生长。。研究者进一步接纳继发性PD-L1治疗耐受性肿瘤模子（肝癌Hepa1-6-CD38过表达细胞），，同样，，ACLY抑制剂BemA显著增强了PD-L1抗体阻断的抗肿瘤作用。。流式细胞仪对免疫浸润的进一步剖析批注，，抑制ACLY和PD-L1抗体联合治疗增进CD8+ T细胞浸润和CD8+ T细胞渗透IFN-γ和GZMB的功效，，同时降低PD-1+ CD8+ T细胞的比例。。这些效果批注，，联合ACLY抑制和免疫检查点阻断会显著增添细胞毒性T细胞浸润，，并增强PD-L1抗体治疗的抗肿瘤作用。。
图6. 抑制ACLY战胜PD-L1抗体治疗的癌症耐药性，，这依赖于cGAS
最近，，饮食增补PUFAs因其潜在的抗癌作用而受到极大关注。。唬；谥暗奶逋庋芯浚，研究者提出假设，，膳食PUFAs增补剂是否战胜癌症对免疫治疗的耐受，，类似于ACLY抑制剂。。令人兴奋的是，，口服PUFAs（ALA或EPA）联合PD-L1抗体阻断使胰腺癌小鼠模子Pan02肿瘤显着消退，，批注膳食增补PUFAs可以逆转肿瘤对免疫疗法的耐药性。。
图7. 膳食增补多不饱和脂肪酸协同增强PD-L1抗体阻断疗效
综上所述，，靶向抑制脂肪酸重新合成限速酶ATP-柠檬酸裂解酶，，驱动肿瘤细胞摄入过量多不饱和脂肪酸，，导致脂质过氧化和线粒体损伤，，进而引起线粒体DNA走漏，，最终激活cGAS-STING先天免疫途径。。该研究展现了ATP-柠檬酸裂解酶通过调理cGAS-STING通路调控肿瘤免疫的新机制，，更主要的是提供了一种通过靶向抑制ATP-柠檬酸裂解酶或增补多不饱和脂肪酸突破免疫检查点抑制剂耐受的新战略。。
模式图（图源自科学希望同期焦点谈论）
UG环球助力
UG环球生物有幸提供实验中使用的病毒包装LV-shACLY、LV- CRISPR-Cas9 KO cGAS效劳
参考文献：
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