Nature Metabolism
细胞能量的最大成分来自蛋白质中的氨基酸。氨基酸是蛋白质的组成部分、能量的碳或氮的来源、合成代谢的底物和信号分子。T细胞的活化会迅速启动中心碳代谢途径，包括糖酵解、磷酸戊糖途径（PPP）和三羧酸循环（TCA），为细胞的生长、分化和免疫防御做好准备。要使 T细胞介导的反应最大化，就必须在生长、修复和产生效应分子之间优化分配有限的能量和营养资源。
然而，在复杂的肿瘤微环境中，代谢高的肿瘤细胞通过竞争营养物质和产生免疫抑制代谢物来抑制CD8+效应T细胞（Teff）的功能。Teff 的反应大致分为两个不同的连续阶段：激活阶段（早期），CD8+ T 细胞积累细胞能量并准备分裂；随后是分化阶段（晚期），CD8+ T 细胞迅速增殖并分化为效应细胞。然而伴随着早期到晚期的转变，为了支持不同的生物活动和效应功能，能量和碳的消耗代谢方式也会发生变化。因此，了解 CD8+ T细胞的氨基酸依赖性和肿瘤微环境中的代谢机制，能够帮助我们设计出更有效的方法改善T细胞代谢适应性和肿瘤免疫疗法。
来自美国的研究者发现限制天冬酰胺（Asn）启动了核因子E2相关因子2（NRF2）的应激反应，增强了 CD8+T 细胞的代谢能力和抗肿瘤功能。该研究发表在近期的《Nature Metabolism》。
限制Asn增强CD8+ T细胞体外增殖和杀伤能力
研究者通过单一氨基酸缺乏培养基发现，在T细胞激活早期阶段，限制Asn抑制了T细胞的活化和周期循环，这一结果也与清华大学江鹏团队的研究一致。而在T细胞激活后期的分化阶段，限制Asn赋予了CD8+ T细胞强大的增殖和效应能力。研究者利用安捷伦Novocyte流式细胞仪以及xCELLigence RTCA eSight实时细胞分析仪验证了Asn限制后CD8+ T细胞的激活、增殖、杀伤效力等变化。
图1. Asn限制可增强体外CD8+ T细胞增殖和效应功能
限制Asn激活了CD8+ T细胞中的NRF2并重塑细胞代谢程序
在 WT CD8+ Teff 细胞中，Asn 限制导致 CD8+ Teff 细胞消耗的葡萄糖和谷氨酰胺大大减少，但通过磷酸戊糖途径增加了葡萄糖的利用，同时核苷酸的合成明显升高。此外应用安捷伦Seahorse XFe96分析仪检测发现Asn 限制显著提高了基础和最大呼吸速率，细胞内 ATP 生成增加。
还发现限制Asn后CD8+ T细胞中的NRF2表达升高，而NRF2在癌症和炎症病理中起到维持氧化还原平衡和调节新陈代谢的重要作用。进一步研究发现CD8+ Teff 细胞中 NRF2 的缺失逆转了 Asn 限制引起的大部分变化，表明 NRF2 在 Asn 限制时控制中心碳代谢发挥着广泛且重要的作用。
图2. NRF2是在Asn限制条件下重塑碳代谢程序以及加强核苷酸生物合成所必需的。
临床前动物模型研究证明限制Asn可增强免疫疗法效力
在动物实验中，Pmel+和GD2-CAR T细胞体外扩增阶段限制Asn可以明显增强体内肿瘤抑制作用。另外，临床上已经应用Asn水解酶左旋门冬酰胺酶L-Asp作为急性淋巴白血病的标准治疗药物，在联合免疫检查点抑制剂抗PD-L1/PD-1抗体给药情况下，L-ASP在小鼠体内中起到协同抗肿瘤效果。表明Asn限制或者下游NRF2激活是增强癌症免疫疗法的一种有前景的联合治疗策略。
总体研究揭示了Asn作为代谢循环中关键的节点，引导应激信号传导以塑造T细胞的代谢能力和效应功能。
图3. Asn限制可增强体内T细胞介导的抗肿瘤反应
随着肿瘤免疫疗法的快速发展，人们已经越来越清楚地认识到，免疫细胞对肿瘤的反应主要依赖于其特有的代谢程序，这与免疫细胞类型和功能相关。肿瘤细胞和肿瘤微环境的代谢特征可限制免疫细胞代谢，使其转化为免疫抑制表型并阻断抗肿瘤反应。本研究借助安捷伦先进细胞分析工具Seahorse能量代谢分析仪、Novocyte流式细胞仪以及xCELLigence RTCA eSight实时无标记分析仪，更好地了解了 CD8+ T 细胞的氨基酸依赖性和肿瘤微环境中的代谢相互作用，使我们基于Asn限制可以设计出合理有效的方法来改善 T 细胞的代谢适应性和癌症免疫疗法。
安捷伦细胞分析平台包括xCELLigence RTCA实时细胞分析仪、Novocyte系列流式细胞仪、Seahorse能量代谢分析仪以及Synergy系列微孔板检测和Cytation 系列细胞微孔板成像。安捷伦细胞分析平台聚焦细胞基因治疗产品的开发全程，作为适配新一代疗法的强大分析工具，提供多方位的细胞效力检测和深度的细胞分析，并致力于研发、生产质控以及临床的全方位检测与分析。
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