撰文|李淡寧

在實體腫瘤的腫瘤微環(huán)境（ tumor microenvironment,TME）中，由于癌細胞相較其來源組織具有更高的葡萄糖消耗速率，局部環(huán)境中的葡萄糖濃度通常異常降低，這會抑制腫瘤浸潤淋巴細胞（tumor-infiltrating lymphocytes,TILs）的功能，從而促進腫瘤進展。纖維二糖（cellobiose）是一種由兩個葡萄糖分子組成的二糖，是纖維素的基本結構單元。因多細胞動物的糖轉運系統(tǒng)主要僅限于轉運單糖以及連接纖維二糖中兩個葡萄糖分子的β-1,4-糖苷鍵無法被哺乳動物的糖苷水解酶有效水解，導致纖維二糖在動物細胞中基本不參與分解代謝。相比之下，在能夠降解纖維素的微生物（如真菌和細菌）中，纖維二糖的轉運和水解可高效完成。因此，纖維二糖有望為工程化T細胞提供一種專屬的葡萄糖來源，因為腫瘤細胞無法利用該底物。是否通果整合 纖維二糖 轉運及水解蛋白基因至相關工程化 T 細胞，賦予 T 細胞利用纖維二糖的能力并增強抗腫瘤功能，其可行性未知。

近日， 加州大學 洛杉磯 分校 Manish J. Butte 團隊，在Cell雜 志上 發(fā)表了題為Fungal-derived cellobiose metabolic pathway fuelsT cells to bypass intratumoral glucose competition的文章，報道了 該課題組通過整合霉菌纖維二糖轉運蛋白及β-葡萄糖苷酶基因至小鼠和人原代T細胞中，可賦予這些T細胞高效分解代謝纖維二糖的能力，從而在葡萄糖缺乏條件下維持T細胞功能。同時, 腫瘤細胞缺乏利用纖維二糖的能力，因此該營養(yǎng)物質可以專門支持T細胞的代謝。使工程化T細胞能夠克服腫瘤微環(huán)境中的葡萄糖限制，可以增強其清除腫瘤的能力。這一策略還可與人源嵌合抗原受體T細胞（CAR-T細胞）結合，在低葡萄糖環(huán)境中增強其效應功能并促進其殺傷腫瘤細胞。

為了使T細胞能夠利用纖維二糖作為糖酵解的燃料來源，僅需兩種蛋白：(1) 將纖維二糖從細胞外轉運至細胞內的轉運蛋白；(2) 能夠有效水解 纖維二糖 中連接兩個葡萄糖分子的β-1,4糖苷鍵的β-葡萄糖苷酶。研究人員將來自霉菌 ( Neurospora crassa ) 纖維二糖轉運蛋白CDT-1和纖維二糖葡萄糖苷酶GH1-1 克隆至小鼠干細胞病毒（MSCV）載體中，制備工程化細胞，CG-T細胞。轉導后的原代 CD8 ? T 細胞結果顯示，上述兩基因可成功表達并準確定位。隨后的數(shù)據(jù)表明，工程化 CG-T 細胞具備利用纖維二糖的功能。為了進一步檢驗 CG-T細胞 是否能夠將纖維二糖分解并進入相應的代謝通路，研究人員在含有低濃度未標記葡萄糖的條件下，將對照T細胞和CG-T細胞與同位素標記的 13 C-纖維二糖（12個碳原子全部標記）共同孵育。結果顯示，CG-T細胞中纖維二糖可進入下游的代謝途徑；同時 低葡萄糖濃度環(huán)境下 ，添加纖維二糖使CG-T細胞的代謝功能得以全面恢復。這表明，通過表達CDT-1和GH1-1，纖維二糖能夠有效緩解T細胞在葡萄糖剝奪條件下所經(jīng)歷的嚴重代謝紊亂。更進一步的實驗結果表明，CG-T細胞在低葡萄糖濃度環(huán)境下，通過補充纖維二糖，其關鍵效應功能得以維持，包括細胞增殖和細胞因子產生。

接下來，研究人員在體內進行驗證。將三種不同的同系腫瘤細胞系分別皮下接種到小鼠體內： EL4-OVA （淋巴瘤）、B16-ND4敲除型（KO，黑色素瘤）和MC38-OVA（腺癌）。最終EL4-OVA模型因其葡萄糖耗竭程度最為明顯，被用于后續(xù)的研究。同時研究人員證實CG-T細胞在利用纖維二糖后，并不會向外輸出葡萄糖，意味著體內細胞治療不會對腫瘤提供葡萄糖。緊隨其后，研究人員向EL4-OVA模型移植 CG- T 細胞，從 CG- T細胞移植當天開始，以盲法方式每天腹腔注射3次纖維二糖或磷酸鹽緩沖液（PBS，對照）。隨后使用卡尺測量腫瘤體積，并以腫瘤大小閾值作為生存終點。結果顯示，接受纖維二糖注射的小鼠生存率顯著提高。30天生存概率：

纖維二糖組為0.67，而PBS組為0.25。 CG- T細胞轉移后的中位生存期：纖維二糖組為31天，PBS組為16天。生存風險比（hazard ratio）為2.95（95% CI：1.1–7.8）。在4周時，無進展生存率（PFS）為：纖維二糖組12只中5只（42%），對照組8%。此外，在12只接受纖維二糖治療的小鼠中，有2只（17%）出現(xiàn)完全緩解，而PBS組沒有小鼠長期存活。更進一步數(shù)據(jù)表明，纖維二糖代謝能夠賦予CG-T細胞內在的效應功能增強能力。

CAR-T細胞已成為治療多種血液系統(tǒng)腫瘤的重要免疫治療策略。然而，將CAR-T細胞應用于實體腫瘤仍面臨挑戰(zhàn)，其中一個重要原因是腫瘤微環(huán)境（TME）中葡萄糖濃度降低。研究人員將此策略應用至人CAR-T細胞。通過將人T細胞轉導標準的抗CD19 CAR構建體，同時，這些T細胞還共轉導GH1-1和CDT-1病毒。結果顯示，在提供纖維二糖的情況下， CAR-CG-T細胞在低葡萄糖條件下表現(xiàn)出增強的增殖能力 。相比之下，在單純低葡萄糖條件下，無論是對照CAR-T細胞還是CAR-CG-T細胞均表現(xiàn)出較差的增殖能力。此外，當提供纖維二糖時，CAR-CG-T細胞在低葡萄糖條件下的 細胞存活率也完全恢復 。接著，研究人員測試了纖維二糖是否能夠在低葡萄糖條件下提高人源CAR-CG-T細胞的腫瘤殺傷功能。總體而言，纖維二糖能夠增強人源CAR-CG-T細胞在低葡萄糖環(huán)境中的殺傷能力。隨后的更多實驗結果表明，CG基因與纖維二糖能夠增強人源CAR-T細胞在低葡萄糖環(huán)境中的增殖能力、毒性細胞因子產生能力以及腫瘤浸潤能力。這些結果為賦予T細胞纖維二糖代謝能力的免疫治療策略提供了潛在的治療價值證據(jù)。

綜上所述，本文結合生物工程及細胞工程，大膽的假設、巧妙的設計工程化T細胞。同時研究人員利用腫瘤細胞不能利用纖維二糖的特性，通過向T細胞導入纖維二糖轉運蛋白及糖苷酶，特異性賦能工程化T細胞，使工程化T細胞對腫瘤細胞有害無利。為解決腫瘤細胞治療中因腫瘤微環(huán)境引起的治療瓶頸，提供了可行的策略。

https://www.cell.com/cell/abstract/S0092-8674(26)00102-9

制版人： 十一

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