2024-12-03
2024年11月21日，四川大學(xué)華西醫(yī)院在轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)頂級(jí)期刊Cell Metabolism（IF27.7）上發(fā)表了題為Dual impacts of serine/glycine-free diet in enhancing antitumor immunity and promoting evasion via PD-L1 lactylation的研究成果，該研究運(yùn)用多組學(xué)檢測(cè)技術(shù)系統(tǒng)性揭示了無(wú)絲氨酸/甘氨酸飲食通過(guò)代謝調(diào)控、腫瘤微環(huán)境改變和免疫逃逸機(jī)制對(duì)結(jié)直腸癌的影響，并為免疫治療提供了新的聯(lián)合治療策略。本研究中乳酸化修飾鑒定、靶向氨基酸代謝組、靶向有機(jī)酸代謝組和單細(xì)胞TCR檢測(cè)及部分分析工作由上海派森諾生物科技股份有限公司完成。
PART.1、研究背景
直腸癌（CRC）作為全球第三大常見(jiàn)癌癥，具有較高的發(fā)病率和死亡率。盡管程序性死亡受體1（PD-1）抑制劑等免疫檢查點(diǎn)抑制劑對(duì)部分缺失錯(cuò)配修復(fù)的CRC患者有效，但超過(guò)85%的具備錯(cuò)配修復(fù)功能的患者對(duì)免疫治療反應(yīng)不佳，主要原因在于腫瘤微環(huán)境缺乏足夠的免疫細(xì)胞浸潤(rùn)。此外，癌細(xì)胞高度依賴(lài)外源性絲氨酸和甘氨酸等氨基酸以支持其生長(zhǎng)和代謝，這一特性為飲食調(diào)控提供了可能的治療策略。然而，限制氨基酸攝取對(duì)腫瘤代謝、免疫微環(huán)境以及免疫逃逸機(jī)制的影響尚不明確。本研究以無(wú)絲氨酸/甘氨酸飲食（-SG飲食）為模型，探索其在抑制腫瘤生長(zhǎng)、調(diào)控免疫反應(yīng)及其潛在臨床應(yīng)用中的作用和機(jī)制。
PART.2、技術(shù)路線
PART.3、研究結(jié)果
1.-SG飲食抑制結(jié)直腸癌生長(zhǎng)并促進(jìn)腫瘤細(xì)胞死亡
通過(guò)在小鼠模型中限制飲食中的絲氨酸和甘氨酸，研究發(fā)現(xiàn)-SG 飲食顯著阻礙了CT26細(xì)胞在BALB/c小鼠體內(nèi)的腫瘤生長(zhǎng)。此外，通過(guò)HE染色和末端脫氧核糖核酸轉(zhuǎn)移酶介導(dǎo)的dUTP缺口末端標(biāo)記染色，觀察到-SG 飲食組的腫瘤顯示出更大的壞死區(qū)域和更高水平的凋亡。免疫組化檢測(cè)顯示，與對(duì)照組相比，-SG組的腫瘤組織中鈣網(wǎng)蛋白和高遷移率族蛋白盒1的表達(dá)顯著增加，這表明-SG可能通過(guò)誘導(dǎo)免疫原性細(xì)胞死亡來(lái)抑制腫瘤的發(fā)生和進(jìn)展。這些發(fā)現(xiàn)為-SG飲食在調(diào)節(jié)系統(tǒng)免疫和治療實(shí)體瘤中的潛在治療價(jià)值提供了有力證據(jù)。
無(wú)絲氨酸/甘氨酸飲食抑制結(jié)直腸癌生長(zhǎng)并誘導(dǎo)免疫原性細(xì)胞死亡
2.單細(xì)胞TCR測(cè)序（scTCR-seq）
通過(guò)單細(xì)胞T細(xì)胞受體測(cè)序（scTCR-seq）分析揭示了無(wú)絲氨酸/甘氨酸飲食對(duì)腫瘤微環(huán)境中T細(xì)胞受體（TCR）多樣性和特異性的影響。-SG組的T細(xì)胞顯示出更長(zhǎng)的CDR3序列長(zhǎng)度，以及對(duì)特定V和J基因片段的使用偏好，這表明了T細(xì)胞對(duì)腫瘤抗原具有更高的識(shí)別和反應(yīng)能力。此外，-SG 飲食還導(dǎo)致了T細(xì)胞克隆型擴(kuò)展的增加，表明T細(xì)胞對(duì)腫瘤的反應(yīng)更加活躍和多樣化。這些結(jié)果表明，-SG飲食通過(guò)增強(qiáng)T細(xì)胞的抗原特異性和多樣性，促進(jìn)了對(duì)腫瘤細(xì)胞的免疫反應(yīng)。
無(wú)絲氨酸/甘氨酸飲食后T細(xì)胞TCR多樣性的改變
3.PD-L1的乳酸化有助于延緩腫瘤PD-L1的降解
為了進(jìn)一步研究PD-L1乳酸化的機(jī)制及其對(duì)腫瘤細(xì)胞的影響，我們通過(guò)WB檢測(cè)了一些關(guān)鍵酶。此外，我們使用靶向有機(jī)酸代謝組學(xué)分析了CT26腫瘤細(xì)胞小鼠的腫瘤勻漿和血清。通過(guò)免疫沉淀選擇性富集PD-L1，并通過(guò)質(zhì)譜（MS）鑒定特異性乳酸化位點(diǎn)。結(jié)果表明-SG飲食激活HIF-1a，從而增強(qiáng)腫瘤中的糖酵解，進(jìn)而提高乳酸水平，促進(jìn)酰基轉(zhuǎn)移酶GCN5的高表達(dá)。為了確認(rèn)這些細(xì)胞成分在PD-L1降解中的作用，并研究乳酸化對(duì)PD-L1運(yùn)輸?shù)挠绊懀覀円种屏薖D-L1的乳酸化，并檢查了其在不同亞細(xì)胞器中的分布。這些一致的結(jié)果表明，PD-L1的乳酸化通過(guò)溶酶體途徑阻止其降解。
PD-L1的乳酸化有助于延緩腫瘤PD-L1的降解
4.無(wú)絲氨酸/甘氨酸飲食（-SG）在晚期實(shí)體瘤患者中的可行性、安全性評(píng)估
研究者首先通過(guò)記錄和統(tǒng)計(jì)患者在接受-SG期間的不良事件（AEs），發(fā)現(xiàn)主要的不良事件為胃腸道毒性，包括腹瀉、惡心和脹氣，這些癥狀大多數(shù)為1或2級(jí)，并且可以通過(guò)常規(guī)對(duì)癥治療有效管理。此外，研究者還監(jiān)測(cè)了患者的生理參數(shù)，如血液常規(guī)、肝腎功能，以及體質(zhì)指數(shù)（BMI），發(fā)現(xiàn)這些指標(biāo)在飲食周期結(jié)束后沒(méi)有明顯變化。通過(guò)對(duì)比治療前后的血清氨基酸濃度，發(fā)現(xiàn)-SG飲食能顯著降低血清中絲氨酸和甘氨酸的水平。研究者評(píng)估了SG diet對(duì)腫瘤大小的影響，發(fā)現(xiàn)有25%的患者達(dá)到了部分緩解（PR），65%的患者疾病穩(wěn)定（SD），10%的患者疾病進(jìn)展（PD），整體響應(yīng)率為25%，臨床受益率為90%。這些結(jié)果表明-SG飲食在晚期實(shí)體瘤患者中是一種安全且可能有效的治療策略。
無(wú)絲氨酸/甘氨酸飲食的臨床研究
PART.4、文章總結(jié)
本文研究了無(wú)絲氨酸/甘氨酸飲食對(duì)結(jié)直腸癌（CRC）的雙重作用，發(fā)現(xiàn)-SG飲食不僅能通過(guò)限制腫瘤細(xì)胞對(duì)絲氨酸和甘氨酸的吸收來(lái)抑制腫瘤生長(zhǎng)，增強(qiáng)抗腫瘤免疫反應(yīng)，尤其是通過(guò)促進(jìn)細(xì)胞毒性T細(xì)胞的積累，還能通過(guò)誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞表面的程序性死亡配體1（PD-L1）乳酸化，增強(qiáng)腫瘤的免疫逃逸能力。此外，研究發(fā)現(xiàn)-SG飲食能夠增強(qiáng)CD8+ T細(xì)胞的活性和抗原特異性，但其促進(jìn)PD-L1乳酸化可能導(dǎo)致免疫療法效果降低。臨床試驗(yàn)結(jié)果表明，-SG飲食在晚期實(shí)體瘤患者中是可行且安全的，能夠調(diào)節(jié)系統(tǒng)免疫，減少血清中絲氨酸和甘氨酸的水平，并提高CD4+和CD8+ T細(xì)胞的功能，為將-SG飲食與免疫療法結(jié)合使用提供了理論基礎(chǔ)和臨床證據(jù)，展現(xiàn)了其在癌癥治療中的潛在應(yīng)用前景。
文章索引：Tong H, Jiang Z, Song L, et，al. Dual impacts of serine/glycine-free diet in enhancing antitumor immunity and promoting evasion via PD-L1 lactylation. Cell Metab. 2024 Nov 16:S1550-4131(24)00415-7.
doi: 10.1016/j.cmet.2024.10.019. Epub ahead of print. PMID: 39577415.
