면역 요법은 큰 임상적 성공을 거두었지만, 대부분의 환자는 치료로부터 지속적인 임상적 이점을 얻지 못합니다. 세포독성 T 세포(CTL)는 항종양 면역 반응의 핵심 효과 세포이며, T 세포 수용체(TCR)와 펩타이드 주요 조직 적합성 복합체(MHC)의 상호 작용을 통해 종양 세포를 특이적으로 인식합니다. CTL은 퍼포린과 그란자임을 함유한 세포독성 입자를 방출하여 표적 세포에서 세포 사멸을 유도합니다. 따라서 암 세포는 일반적으로 CTL 매개 인식 및 사멸을 피하기 위한 여러 메커니즘을 개발합니다. 알려진 메커니즘 중에는 항원 제시 경로의 다운레귤레이션과 PD-L1 및 SERPINB9와 같은 면역 억제 분자의 업레귤레이션이 있습니다. 또한 CTL은 TNF 및 IFN과 같은 사이토카인을 방출하여 종양 세포를 사멸합니다. 그러나 종양 세포가 사이토카인 매개 사멸을 어떻게 견디는지에 대한 분자적 메커니즘은 명확하지 않습니다.
2023년 7월 27일, 칭화대학교 의대의 판덩 팀, 베이징대학교 양적생물학 연구센터의 쩡쩌셴 팀, 베이징대학교-칭화생명과학 공동센터는 우한대학교 중난병원의 왕푸빙 팀과 협력하여 세포 대사 저널에 다음과 같은 논문을 발표했습니다: 종양의 호기성 해당분해는 TNF를 통한 T 세포 매개 방관자 살해에 대한 민감성을 조절하여 면역 회피를 유발합니다.
연구 결과, 종양 해당분해 및 포도당 수송체 1(Glut1)을 억제하면 세포독성 T 세포(CTL)의 종양 세포 사멸이 향상되는 것으로 나타났습니다.
기전적으로 Glut1 불활성화는 종양 산화적 인산화 수준(OXPHOS)의 증가로 이어지고, 이는 과도한 반응성 산화물(ROS)의 생성을 초래하여 TNF 매개 세포 사멸을 촉진합니다. 다양한 마우스 종양 세포는 Glut1-특정 억제제 BAY-876에 의해 항종양 면역에 더 민감해질 수 있습니다. 또한, Glut1 억제는 CTL에서 다른 포도당 수송체 단백질인 Glut3의 높은 발현으로 인해 CTL 기능에 비교적 거의 영향을 미치지 않았습니다. 따라서 Glut1을 표적으로 삼는 것은 종양 면역 요법에 대한 새로운 치료적 아이디어를 제공합니다.
연구팀은 먼저 마우스 폐암 세포주 LLC와 췌장암 세포주 Panc02에서 CTL 매개 살상에 저항하는 유전자에 대한 게놈 전체 CRISPR-Cas9 스크리닝을 수행했습니다. 이 스크리닝은 Slc2a1(Glut1), Gpi1, Pkm, Ldha와 같은 해당분해를 표적으로 하는 핵심 유전자의 sgRNA 풍부도가 현저히 감소한 것을 밝혀내어 종양 세포 해당분해 경로가 CTL 살상에 대한 종양 저항성을 조절하는 데 중요한 역할을 한다는 것을 보여주었습니다. 여러 세트의 인간 단일 세포 데이터와 면역 형광 실험을 통합하여 Glut1이 종양 세포에서 더 높게 발현되는 반면, 면역 세포는 포도당 흡수를 위해 Glut3를 선택적으로 과발현한다는 것을 발견했습니다. 따라서 연구팀은 추가 연구를 위해 종양 세포에서 해당분해 경로를 특별히 표적으로 삼을 수 있는 잠재적인 표적으로 Glut1을 선택했습니다.
연구팀은 Glut1 노크다운으로 인한 CTL 사멸에 대한 민감성의 표현형이 종양 세포와 T 세포 간의 직접적인 접촉에 의존하지 않는다는 것을 발견했는데, 이는 Glut1이 CTL에서 방출된 사이토카인 사멸에 대한 종양 세포의 내성을 조절하는 데 관여한다는 것을 의미합니다. 일련의 생화학적 및 세포적 실험을 통해 연구팀은 Glut1 결핍이 TNF에 의해 유도된 종양 세포 사멸을 상당히 증가시킨다는 것을 입증했습니다. 기전적으로 Glut1 억제는 미토콘드리아 산화적 인산화(OXPHOS) 수치를 상당히 증가시키고 대량의 반응성 산소종(ROS)을 생성했으며, 이것이 세포에 축적되어 c-Flip 수치가 하향 조절되었고, 이는 TNF 유도 세포 사멸을 악화시켰습니다.
마지막으로, 다양한 마우스 종양 모델에서 연구팀은 Glut1을 억제해도 면역 결핍 마우스에서는 종양 성장에 아무런 효과가 없지만 면역 유능 마우스에서는 종양 성장이 억제되는 것을 발견하여 Glut1을 표적으로 삼는 종양 억제 효과는 숙주의 적응 면역 체계에 따라 달라짐을 시사했습니다. 중요한 점은 TNFa 수용체가 없는 종양 세포를 사용했을 때 Glut1 억제로 인한 종양 성장 둔화 효과가 그에 따라 사라졌다는 것입니다. 이는 Glut1 억제가 종양 TNFa 경로와 밀접하게 연관되어 있음을 다시 한번 시사합니다. 연구팀은 임상 시험 데이터 세트와 면역 체크포인트 차단(ICB)으로 치료한 환자의 TCGA 데이터베이스를 추가로 분석하여 해당분해/Glut1 시그니처의 낮은 발현이 ICB에 대한 더 나은 반응과 관련이 있음을 발견했습니다.
이 연구를 종합하면, TNF를 매개로 한 살상의 CTL 분비를 조절하는 종양 세포 해당분해의 새로운 메커니즘을 보고하고, Glut1을 종양 세포의 선호되는 해당분해 표적으로 식별하여 기존 치료법의 반응률을 개선하고 새로운 면역 치료법을 개발하기 위한 새로운 통찰력을 제공합니다.
청화대 의대 기초의학과 박사과정 학생인 Lijian Wu가 이 논문의 첫 번째 저자입니다. 청화대 의대의 Deng Pan, Peking University의 Center for Quantitative Biology의 Zeng Zexian, Wuhan University의 Zhongnan Hospital의 Wang Fubing이 공동 책임 저자입니다.
