全面繪制腫瘤膽固醇代謝圖譜，提升CAR-T治療實(shí)體瘤效果

腫瘤微環(huán)境中的營養(yǎng)限制是導(dǎo)致癌癥免疫逃避的主要因素。雖然免疫細(xì)胞對葡萄糖饑餓以及癌癥和免疫細(xì)胞之間對這種代謝物的競爭已經(jīng)得到了很好的證實(shí)，但其他必需營養(yǎng)素的重要性正在日益得到認(rèn)識。膽固醇是大多數(shù)細(xì)胞膜（包括質(zhì)膜）的重要組成部分，對細(xì)胞增殖至關(guān)重要。細(xì)胞可以通過從頭合成或通過低密度脂蛋白受體（LDLR）攝取含膽固醇的脂蛋白來獲得膽固醇，這使得有效阻斷膽固醇供應(yīng)變得困難。

細(xì)胞的膽固醇代謝主要受兩個關(guān)鍵轉(zhuǎn)錄因子SREBP2和LXR調(diào)控，前者通過調(diào)控膽固醇生物合成和攝取基因來上調(diào)細(xì)胞膽固醇水平，而后者通過調(diào)控膽固醇外排和抑制膽固醇攝取基因來下調(diào)膽固醇水平。

靶向膽固醇代謝（例如降膽固醇的他汀類藥物）治療癌癥的概念已經(jīng)在臨床得到了廣泛的測試，但其實(shí)際益處并不大，這就需要我們對腫瘤內(nèi)細(xì)胞的膽固醇代謝有一個完整的了解。

該研究繪制了全面的腫瘤微環(huán)境膽固醇圖譜，從而揭示了膽固醇缺乏驅(qū)動腫瘤微環(huán)境中T細(xì)胞耗竭和功能障礙的機(jī)制。 在此基礎(chǔ)上，通過CRISPR-Cas9敲除CAR-T細(xì)胞的LXRβ，能夠解除膽固醇缺乏導(dǎo)致的T細(xì)胞耗竭和功能障礙，從而增強(qiáng)CAR-T的實(shí)體瘤治療效果。

膽固醇作為細(xì)胞膜（包括質(zhì)膜）的重要組成部分，對細(xì)胞增殖至關(guān)重要。癌細(xì)胞通常通過激活SREBP2信號來上調(diào)膽固醇的生物合成和攝取，以獲得足夠的增殖基礎(chǔ)。因此，抑制膽固醇獲取可能是抑制癌癥進(jìn)展的一個有希望的途徑。 基于這一理論，已經(jīng)被廣泛使用的降膽固醇藥物他汀類藥物——抑制膽固醇生物合成中的限速酶HMG-CoA還原酶，已被用于癌癥治療。

在臨床前研究中，他汀類藥物可以抑制癌細(xì)胞增殖并誘導(dǎo)細(xì)胞死亡。此外，他汀類藥物可以促進(jìn)樹突狀細(xì)胞 （DC） 的抗原呈遞。而在臨床試驗(yàn)中，一些小隊列研究顯示出了令人鼓舞的結(jié)果，但他汀類藥物在肝癌和胃癌的3期臨床研究中沒有顯示出臨床益處，這表明抑制膽固醇生物合成的策略在腫瘤微環(huán)境（TME）中可能還具有未知作用。 除了癌細(xì)胞外，腫瘤微環(huán)境（TME）還富含各種淋巴細(xì)胞和骨髓細(xì)胞。腫瘤浸潤淋巴細(xì)胞（TIL）可以識別和殺死癌細(xì)胞，而骨髓細(xì)胞，豐富的是腫瘤相關(guān)巨噬細(xì)胞（TAM）和中性粒細(xì)胞，具有促腫瘤和免疫抑制功能。

作為增殖細(xì)胞，淋巴細(xì)胞在抗原刺激下上調(diào)膽固醇的生物合成和攝取，以支持克隆擴(kuò)增，另一方面，非增殖性的骨髓細(xì)胞在干擾素刺激下下調(diào)膽固醇生物合成，同時上調(diào)膽固醇攝取，從而參與炎癥程序。 因此，淋巴細(xì)胞和骨髓細(xì)胞的膽固醇代謝程序本質(zhì)上是不同的，這反映了需要充分了解腫瘤微環(huán)境（TME）中的膽固醇圖譜。 浸潤性免疫細(xì)胞的膽固醇代謝如何在腫瘤微環(huán)境（TME）中發(fā)生改變?nèi)允且粋€謎。腫瘤相關(guān)巨噬細(xì)胞（TAM）被認(rèn)為是積累脂質(zhì)，但同時參與活躍的膽固醇外排。腫瘤浸潤淋巴細(xì)胞（TIL）是否具有異常高或異常低的膽固醇水平以及膽固醇代謝失調(diào)如何影響TIL功能也尚不清楚。

此外，臨床試驗(yàn)中的藥物對免疫細(xì)胞是否有有益或有害的影響需要仔細(xì)評估。解決這些基本問題可以為了解癌癥和免疫提供重要信息，并可以為代謝干預(yù)提供新的策略。 在這項新研究中，研究團(tuán)隊使用不同的熒光探針，采用流式細(xì)胞術(shù)測定腫瘤微環(huán)境中不同細(xì)胞群的膽固醇水平。同時，他們還通過測量活細(xì)胞吸收熒光標(biāo)記脂蛋白的能力來測定膽固醇的攝取。這種實(shí)驗(yàn)策略被應(yīng)用于從小鼠和人類肝癌和結(jié)直腸癌組織中分離的腫瘤細(xì)胞。從這些實(shí)驗(yàn)中產(chǎn)生的數(shù)據(jù)被結(jié)合起來建立一個全面的腫瘤微環(huán)境膽固醇圖譜。

通過對腫瘤微環(huán)境膽固醇圖譜的表征，研究團(tuán)隊發(fā)現(xiàn)了腫瘤浸潤淋巴細(xì)胞（TIL）中存在膽固醇缺乏，而免疫抑制性骨髓細(xì)胞和腫瘤細(xì)胞中則具有豐富的膽固醇，并消耗了大部分環(huán)境膽固醇。與CD4+輔助細(xì)胞相比，膽固醇缺失對CD8+細(xì)胞毒性T細(xì)胞增殖和存活的影響更為嚴(yán)重。 研究團(tuán)隊進(jìn)一步確定了腫瘤微環(huán)境（TME）中T細(xì)胞膽固醇缺乏的關(guān)鍵調(diào)節(jié)因子，并揭示了膽固醇缺乏驅(qū)動T細(xì)胞耗竭和功能障礙的機(jī)制——低膽固醇水平抑制T細(xì)胞增殖并引起自噬介導(dǎo)的細(xì)胞凋亡，特別是對細(xì)胞毒性T細(xì)胞。

在腫瘤微環(huán)境中，氧甾醇（LXR的天然配體）介導(dǎo)LXR和SREBP2通路的相互改變，導(dǎo)致T細(xì)胞膽固醇缺乏，隨后導(dǎo)致異常的代謝和信號通路，驅(qū)動T細(xì)胞耗竭和功能障礙。 更重要的是，該研究還發(fā)現(xiàn)，通過CRISPR-Cas9基因編輯技術(shù)刪除CAR-T細(xì)胞中的LXRβ，會導(dǎo)致其對實(shí)體瘤的抗腫瘤功能增強(qiáng)，而且這不會導(dǎo)致CAR-T細(xì)胞過繼轉(zhuǎn)移后不受控制的增殖或長期滯留。

腫瘤微環(huán)境膽固醇圖譜揭示了CD8+T細(xì)胞耗竭的機(jī)制，為改進(jìn)CAR-T細(xì)胞治療提供了新途徑

此外，由于T細(xì)胞的膽固醇代謝和氧甾醇通常還與其他疾病有關(guān)，該研究發(fā)現(xiàn)的膽固醇調(diào)控機(jī)制和膽固醇正?；呗?，除了用于提高CAR-T細(xì)胞治療實(shí)體瘤的效果外，還可能在其他疾病中潛在應(yīng)用。