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【课题反套路】别再用外泌体了,Nature教你肿瘤免疫新角度

无花果 科研讲坛 2021-02-21
大家好,我是被细胞共培养实验搞得晕头转向的无花果。
最近发现肿瘤免疫这个领域的研究论文特别多,不同肿瘤细胞,搭配上巨噬细胞,CD4+/CD8+T细胞,或者时下正热的Treg、Th,各种排列组合层出不穷。看多了免疫检查点、肿瘤微环境外泌体,多少有点“审美疲劳”。(如果你并没有get这些传统切入点的文章思路,下次无花果再来介绍一篇“套路”的)
然而,两个星期前发表在Nature正刊上的肿瘤免疫相关文章却让无花果眼前一亮。没有传统的细胞因子外泌体,也没有快看吐了的PD-1,可谓肿瘤免疫微环境的一股清流。

 
大家来看看标题:SLC43A2和甲硫氨酸(Met)代谢,T细胞,组蛋白甲基化,看似并无关联的几个热点方向,又能碰撞出什么样的火花呢?来看我逐步分解。
首先按惯例来介绍一下背景。本文的主题是肿瘤微环境中的T细胞耗竭。所谓的T细胞耗竭,即T细胞功能丧失,在肿瘤微环境中体现为不能发挥正常的肿瘤识别和杀伤功能。本文关注的是CD8+T细胞(也就是杀伤性T细胞)的凋亡。肿瘤细胞为了实现免疫逃逸,会产生异常的代谢影响免疫细胞。
已有研究发现肿瘤的糖酵解代谢异常会影响免疫细胞的功能,由于作者的切入点是甲基化修饰,而甲基的重要来源前体是氨基酸,于是作者提出的问题就是:同为基础代谢的氨基酸代谢是否异常?是否同样影响免疫细胞功能?(看了一下作者实验室的介绍,主要研究方向就是肿瘤微环境中的表观遗传学、代谢、肿瘤免疫,怪不得会将氨基酸代谢和肿瘤免疫相结合)

研究内容:
按我们惯常的“套路”,要做肿瘤微环境,一般先用流式检测一下肿瘤组织中的细胞类型,包括肿瘤细胞的数量和免疫细胞的数量,再做个测序看看不同细胞中的基因表达变化。
可能是实验室有研究基础,作者想看看氨基酸代谢对T细胞的影响,于是上来就用了个很清奇的方法:用缺单种氨基酸的培养基培养CD8+T细胞,并检测凋亡和细胞因子。What?这是什么操作?没有测任何代谢物也没有做细胞共培养?一开始我是不信的
结果一试发现,缺乏甲硫氨酸(Met)的培养基使T细胞凋亡增加,细胞因子减少。


然后用不同浓度的Met处理肿瘤细胞,再用培养肿瘤细胞的这一培养基培养T细胞,发现培养基中Met含量越低,T细胞凋亡数量越多。


而且只有额外添加Met才能回复T细胞表型。 

 
为了探究为什么低Met会造成CD8+T细胞凋亡,作者又检测了一下T细胞内的代谢,发现与Met相关的代谢通路如SAH、SAM、L-Cys都显著变化。由于SAM是细胞甲基化修饰的直接供体,于是作者检测了不同组蛋白甲基化marker基因,发现只有H3K79me2显著下调。看到这里我表示有点迷,为什么只测组蛋白甲基化呢?其他甲基化不香么?只能解释为有研究基础

 
那么接下来就是要看看缺失H3K79me2是否会造成同样的效果。由于DOTL1是H3K79唯一的特异甲基转移酶,因此就用了DOTL1抑制剂,还构建了DOTL1条件性敲除小鼠进行体内外实验验证H3K79me2缺失对T细胞凋亡的影响。
然后就是要找到H3K79me2调控的下游靶基因,于是就用了ChIPseq找明星分子和通路(STAT5),再用常规的套路体内外验证一番,这里就不详细展开了。(虽然不展开,为了体现工作量,图还是要放一放的

 
可贵的是,作者还做了体内的回复实验,用Met注射到小鼠肿瘤组织,发现肿瘤浸润的CD8+ T细胞存活率有所上升。 


到这里论证已经相当完整,正当我以为这个故事已经要落下帷幕的时候,没想到迎接我的不是discussion,而是另一个result。(Nature果然不一样,对完整性的追求简直丧心病狂
作者想到最后一个问题:肿瘤细胞究竟通过何种机制与T细胞竞争Met?作者直接想到了氨基酸转运蛋白,于是比较了肿瘤细胞和浸润T细胞转运载体的转录水平,发现了有显著差异的转运蛋白SLC43A2。经过一系列的体内外验证,终于证实肿瘤细胞通过高表达SLC43A2与CD8+T细胞竞争Met,导致T细胞耗竭(凋亡)。 


别看全文只有5个大的figure,但小图竟然有80+个(还不算补充材料),整篇文章也真的是一个long long story。


总结:
最后为大家总结一下这篇文章“反套路”和创新之处
1、抛开了差异表达基因、外泌体、细胞因子等常规的套路,从氨基酸代谢入手探讨肿瘤免疫和微环境;
2、肿瘤细胞和T细胞之间并不是通过“传递”某种因子互作,而是通过竞争
3、提出了限制肿瘤细胞Met摄入作为治疗靶点,并且还做了临床相关性(这里没有展示,有兴趣的童鞋可以去看原文)。
总的说来,这篇文章吸引无花果的就是一个“新”,反常的切入点和反常的机制都令人眼前一亮。当然全文的论证做到了最大限度的完整性,提出的临床问题也是十分有参考价值的。(莫非肿瘤患者多补充营养也会有风险?)
将研究做得既有趣又有意义,才是科学研究最好的样子。这也是最值得我们去思考和学习的地方。

末尾吐槽:如果非要说这篇文章有什么缺点,无花果就要吐槽作者了,以后咱能不能麻烦把前因后果(研究基础)稍带提一提?

注:此推文未经许可禁止转载!


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