师夷长技以制夷!《细胞》:“偷学”癌细胞生存策略,可反手高效清除肿瘤

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划重点

01布莱根妇女医院的Shiladitya Sengupta博士发现癌细胞会通过纳米管将线粒体转移到T细胞中,导致T细胞衰竭。

02研究团队在《细胞》期刊发表全新论文,证明骨髓基质细胞(BMSC)可以作为线粒体供给者,将线粒体输送到T细胞中。

03经过共培养的T细胞展现出更强的线粒体呼吸功能和肿瘤渗透性,很少会经历细胞衰竭。

04作者将这类T细胞称作mito+ T细胞,发现它们在体内具有更优秀的抗肿瘤能力。

05未来研究可以尝试用患者的BMSC与T细胞进行匹配培养,以提高过继性细胞疗法的效率。

以上内容由腾讯混元大模型生成,仅供参考

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▎药明康德内容团队编辑 


免疫系统是阻止癌症发生的重要防线,而其中T细胞则是对抗肿瘤的主力军,但无论是体内原有的T细胞,还是在体外改造再重新输回患者体内的T细胞,都会面临一个关键问题:T细胞衰竭。这也是过继性细胞疗法,比如CAR-T疗法需要解决的一大挑战。


如同汽车失去了燃料就无法开动一样,T细胞衰竭与“能量工厂“线粒体的丢失密切相关。具有强大免疫抑制性的肿瘤微环境可以有效降低T细胞的线粒体活性,更可怕的是,癌细胞还能够窃取T细胞的线粒体,让原本状态已经很差的T细胞雪上加霜。


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早在三年前,布莱根妇女医院(Brigham and Women's Hospital)的Shiladitya Sengupta博士和同事发现,当乳腺癌细胞与CD8+ T细胞共同培养一段时间后,前者会伸出极其微小的纳米管连接两个细胞,并将T细胞线粒体转移到乳腺癌内部。这一发现简直刷新了“癌细胞只会躲避免疫攻击”的认知。


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▲癌细胞与T细胞之间有着纳米级别的管道(图片来源:参考资料[3])


不过在Sengupta博士看来,知晓癌细胞的这一策略反而能为我们提供治疗肿瘤的新思路。如果有一种纳米管可以反其道行之,将线粒体输回T细胞,是不是就可以重新唤起它们的战斗力呢?


时隔三年,研究团队在《细胞》发表了全新论文,他们证明骨髓基质细胞(BMSC)就是一个完美的线粒体供给者,在同时与T细胞培养时,BMSC会逐渐将线粒体输送到T细胞中经过共培养的T细胞不仅展现出更强的线粒体呼吸功能,在对抗肿瘤时也有着更强的肿瘤渗透性和杀伤性,很少会经历细胞衰竭,这也为未来的细胞疗法研发带来了全新方向。


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研究者之所以会关注BMSC,是因为过往研究已经发现它不但与T细胞联系紧密,还能够有效地促进T细胞的功能并调节T细胞分化。作者发现在共培养条件下,只需经过24小时,BMSC与T细胞之间就会出现一些纳米管形式的连接结构,这些结构明显区别于应力纤维,并且存在着一些扩大的节段,可以容纳细胞器经过。


为了确认线粒体是否在转移的细胞器之列,作者对BMSC的线粒体亚基蛋白进行了红色荧光标记。在显微镜下,作者清楚地看到纳米管结构和T细胞内部逐渐发出了荧光信号,这说明线粒体真的在朝T细胞转移!


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▲BMSC可以通过纳米管来向T细胞输送线粒体(图片来源:参考资料[2])

细胞分析结果显示,线粒体转移不仅增强了T细胞的能量供给,还提升了细胞的代谢适应性,作者将这类T细胞称作mito+ T细胞,代表它们获得了额外的线粒体(mitochondria)。mito+ T细胞不仅体外活性强,在进入体内后也拥有更优秀的抗肿瘤能力。

作者尝试将mito+ T细胞输回到黑色素瘤小鼠体内,对照组小鼠则接受了未获得线粒体的T细胞。一段时间后就看到,mito+ T细胞组的小鼠肿瘤消退更显著,小鼠的生存期得到了延长。与对照组相比,实验组小鼠肿瘤内部浸润了更多的T细胞,并且大多数T细胞基本没有耗竭特征,也没有凋亡。这些强劲的抗肿瘤特性还可以传给子代,作者发现子代T细胞中也会出现带有红色荧光的线粒体,这说明它们可以长期发挥抗肿瘤作用。

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▲研究示意图(图片来源:参考资料[2])

新研究的共同通讯作者Luca Gattinoni博士指出:“过往研究会尝试通过增强特定基因来激活T细胞的线粒体,但如果细胞本身就没有多少线粒体,这些方式就无法起效了。”而新发现的这一机制提示,研究者可以用患者的BMSC与T细胞进行匹配培养,进一步增强过继性细胞疗法的效率,为癌症治疗带来全新曙光。
[2] Baldwin JG et al. Intercellular nanotube-mediated mitochondrial transfer enhances T cell metabolic fitness and antitumor efficacy. Cell(2024) DOI: 10.1016/j.cell.2024.08.029
[3] Hae Jang, Intercellular nanotubes mediate mitochondrial trafficking between cancer and immune cells, Nature Nanotechnology (2021). DOI: 10.1038/s41565-021-01000-4.