该研究是由路德维希·洛桑(Ludwig Lausanne)的副研究员何平治(Ping-Chih Ho)主导的,他发现广泛使用营养补品,例如烟酰胺核糖(NR),不仅可帮助TIL克服线粒体功能障碍,且已经在小鼠黑色素瘤和结肠癌模型中证实,TIL还保留了攻击肿瘤的能力。何研究员解释道,TIL通常对癌细胞表达的抗原具有很高的亲和力,从原则上讲,它们可大力攻击癌细胞,但是在日常临床治疗及研究中很难发现这一现象,这引起了肿瘤学者的好奇心,为什么免疫系统的最佳战士在进入肿瘤战场后变得很脆弱,不堪一击。为了很好的解释该现象机制,Ludwig Lausanne开展了此研究并提出了一种可以在临床试验中迅速评估从而预防该效应的潜在策略。 肿瘤内部经常缺乏氧气和必需营养素,例如葡萄糖。在这些压力条件下的细胞会调节其代谢过程,例如通过产生更多的线粒体、燃烧其脂肪储备以获取能量。众所周知,癌症抗原的长期刺激会将表达PD-1的TIL推入到一个耗竭状态(PD-1是一种信号蛋白,其可抑制T细胞反应,目前现有“检查点抑制”的免疫疗法靶向作用于此),长此以往,即使撤除了癌症抗原的刺激,这种TIL耗竭状态也将持续永久。 何研究员及其同事发现耗竭的TIL充满了受损或“去极化”的线粒体。像旧电池一样,去极化的线粒体本质上缺乏细胞器产生能量所需的电压。而去极化或受损的线粒体主要是通过线粒体自噬过程消除的,而耗竭的TIL无法完成此过程,从而造成去极化线粒体的累积。虽然TIL仍然可以制造新的线粒体,但是由于它们不能去除旧的线粒体,因此缺乏容纳新线粒体的空间。 这些TIL的基因组也可以通过表观遗传修饰(将化学基团添加到DNA和其蛋白质组装)进行重新编程,以诱导基因表达终末耗竭模式。 研究人员发现破坏线粒体自噬过程是由多种因素共同导致的:癌症抗原的慢性刺激,PD-1信号传导以及缺乏营养和氧气的代谢环境。研究还发现将TIL固定在最终耗尽状态的表观遗传重编程是线粒体功能障碍的结果,而不是原因。 其他研究人员(包括本研究的共同作者Ludwig Lausanne的NicolaVannini和Ludwig Lausanne分公司主任George Coukos)做了相关研究发现,NR(维生素B3的化学类似物)可以增强各种细胞中的线粒体自噬能力和线粒体适应性。考虑到这一点,研究人员探讨了NR是否也可以防止TIL最终衰竭。他们的细胞培养实验表明其改善了在类肿瘤微环境应激下生长的T细胞的线粒体适应性和功能。 更值得注意的是,在皮肤癌和结肠癌的小鼠模型中,膳食补充NR可以刺激TIL的抗肿瘤活性,当将抗PD-1和另一种类型的检查点封锁剂—抗CTLA-4结合使用时,它可以显着抑制小鼠肿瘤的生长。 这些研究发现为我们提供了新的思路,营养补充或许可用于提高肿瘤的免疫治疗疗效中。而其他相关研究正在进行中,探讨去极化线粒体如何通过表观遗传学将TIL重新编程为衰竭状态,一旦研究成功,该结论可更普遍地用于改善癌症免疫治疗中。