中南大学湘雅医院研究开发提高肿瘤抗PD-1免疫治疗效果新策略

9月7日，来自中南大学湘雅医院的研究团队在《Journal for Immuno Therapy of Cancer》发表题为“Inhibition of TCA cycle improves the anti-PD-1 immunotherapy efficacy in melanoma cells via ATF3-mediated PD-L1 expression and glycolysis”的研究论文，研究证明了TCA循环在免疫检查点阻断中的作用，并为抗PD-1免疫治疗在黑色素瘤治疗中的作用提供了一种新的组合策略。

研究背景

代谢重编程是肿瘤的关键特征，不仅在肿瘤发展中起着至关重要的作用，而且在肿瘤免疫中也起着至关重要的作用。糖酵解和三羧酸（TCA）循环是肿瘤细胞代谢的两种主要代谢途径，它们对于为细胞提供能量至关重要。根据目前的研究，肿瘤细胞倾向于使用糖酵解，而线粒体功能失调，然而，研究还表明，TCA循环/氧化磷酸化（OXPHOS）在某些肿瘤中显著增加，例如黑色素瘤，乳腺癌。黑色素瘤细胞具有显著的代谢灵活性，从而产生高度恶性和对治疗的抵抗力。当受到代谢应激或药物治疗时，这些细胞的代谢从糖酵解转变为TCA循环，以维持肿瘤进展并逃避药物治疗。此外，黑色素瘤细胞通过糖酵解导致肿瘤微环境（TME）酸化，酸化的TME反过来增加黑色素瘤OXPHOS并抑制糖酵解，终诱导抑制性免疫微环境。因此，靶向TCA循环是黑色素瘤治疗的新策略。然而，黑色素瘤中TCA循环的细节尚未完全阐明。

抑制PDHA1和OGDH表达提高黑色素瘤细胞中PD-L1的表达

PD-L1在肿瘤细胞中的表达是影响抗PD-1免疫治疗疗效的关键因素，因此，我们通过同时敲低或用药物抑制剂（CPI613）治疗，研究了PDHA1和OGDH对PD-L1表达的影响。正如预期的那样，PDHA1和OGDH基因的抑制或药理学抑制导致黑色素瘤细胞中PD-L1 mRNA（图3A，B）以及蛋白质表达（图3C-F）上调。

OGDH和PDHA1的联合干预上调黑色素瘤细胞中的PD-L1表达。

鉴于PDH和OGDH是TCA循环启动和有效执行的关键酶，我们研究了PDHA1和OGDH抑制后黑色素瘤细胞的耗氧率变化。如图4A，B所示，降低PDHA1加OGDH表达或药理学抑制显著降低了基础OXPHOS，ATP产生和较大呼吸能力（图4A，B）。众所周知，TCA循环抑制诱导糖酵解通量的上调，并且已经证明增加糖酵解通量以提高PD-L1表达，因此，我们还测试了PDHA1和OGDH抑制后黑色素瘤细胞中的糖酵解。结果表明，抑制PDHA1和OGDH后，黑色素瘤细胞的糖酵解水平、糖酵解能力和糖酵解逆转显著升高（图4C，D），这表明TCA的抑制可能通过调节PD-L1使抗PD-1免疫治疗致敏。

干预三羧酸循环可抑制黑色素瘤细胞中的氧化磷酸化和上调糖酵解。

研究结果

综上所述，本研究结果揭示了TCA循环效应对糖酵解的新机制，以及抗PD-1免疫治疗、抑制PDHA1和OGDH或应用药理抑制剂（CPI613）通过AMPK-CREB-ATF1轴上调PD-L3表达、致敏抗PD-1免疫治疗的疗效（图6G），为提高抗PD-1临床疗效提供了有希望的策略。