靶向 Elovl1 协同抗 PD-1 治疗可促进有效的 T 细胞反应

本文通过体内代谢筛选，发现靶向 Elovl1 可增强 CD8+ T 细胞功能，与抗 PD-1 协同对抗难治性实体瘤。

　　### 免疫治疗现状与挑战
在过去几十年间，免疫疗法为癌症治疗带来了革命性的变化。免疫检查点阻断（ICB）药物，像抗程序性细胞死亡蛋白 1（PD-1）、抗程序性死亡配体 1（PD-L1）以及抗细胞毒性 T 淋巴细胞相关抗原 4（CTLA-4）等抗体，旨在重新激活肿瘤浸润的 CD8⁺ T 细胞。这些药物在部分黑色素瘤、肾癌和肺癌患者中取得了显著且持久的疗效，然而在免疫原性较低的肿瘤，如胰腺导管腺癌（PDAC）中，却难以展现出临床益处。同样，过继性 T 细胞转移（ACT）和嵌合抗原受体（CAR）T 细胞疗法在血液癌症治疗中成果斐然，但在治疗实体瘤，尤其是 PDAC 时，效果却不尽人意。这一系列现象凸显出迫切需要新的策略和辅助疗法，来提升现有免疫疗法的疗效。

肿瘤微环境对免疫治疗的阻碍是导致其疗效不佳的重要原因。实体瘤的微环境充满挑战，营养物质匮乏、乳酸介导的酸化以及缺氧等因素共同作用，抑制了 CD8⁺ T 细胞的浸润和抗肿瘤活性。鉴于 CD8⁺ T 细胞的活性和分化受到不同代谢程序的调控，过往研究聚焦于癌症和 T 细胞代谢，试图挖掘可作为新治疗方案的潜在靶点。例如，线粒体丙酮酸载体（Mpc）和蛋白质 - O - 岩藻糖基转移酶 - 1（Pofut1）等调节 T 细胞分化或导致 T 细胞耗竭的代谢基因，已成为提高 CD8⁺ T 细胞在不同肿瘤微环境（TME）中适应性的靶点。与此同时，抗 PD-1 治疗也会促进 T 细胞的代谢重编程。不过，如何调节 CD8⁺ T 细胞代谢，使其对抗 PD-1 治疗更敏感，并增强其在实体瘤中的效应功能，目前仍有待深入探索。

研究方法与关键发现

为了探寻在免疫原性较低的肿瘤中调节 T 细胞代谢的有效靶点，研究人员开展了一系列实验。他们利用一种与临床相关的 PDAC 小鼠模型，将表达鸡卵清蛋白（OVA）的 KPC（LSL-KrasG12D/+; LSL-Trp53R172H/+; Pdx-1-Cre）细胞系原位注射到免疫健全小鼠的胰腺头部。此模型能够很好地模拟人类 PDAC 的关键特征，包括肿瘤组成、转移情况以及对化疗和免疫治疗的低响应性。

研究人员通过体内 CD8⁺ T 细胞 CRISPR 筛选，结合单细胞 RNA 测序（scRNA-seq）技术，对 2078 个参与细胞代谢的基因进行了筛选。他们设计并构建了包含 10390 个基因特异性 sgRNA 和 250 个非靶向对照的代谢 sgRNA 文库，并将其克隆到慢病毒 CRISPR 载体中。随后，用该文库转导 OT-I Cas9 敲入 T 细胞，并将其过继转移到 KPC_OVA 荷瘤小鼠体内，同时给予抗 PD-1 或对照抗体治疗。通过对筛选结果的分析，研究人员鉴定出 83 个在至少一个器官和一种治疗条件下显著富集的代谢基因。这些基因主要参与脂质和小分子代谢以及有机物质生物合成等生物学过程。

为了进一步筛选出最具治疗相关性的靶点，研究人员将 CRISPR 筛选与 scRNA-seq（CROP-seq）相结合。他们针对 83 个代谢基因设计了新的 sgRNA 文库，并将其转导到 OT-I T 细胞中，然后过继转移到荷瘤小鼠体内。通过对肿瘤组织中 T 细胞的转录组和 sgRNA 表达分析，发现Elovl1基因编码的超长链脂肪酸延伸蛋白 1，在维持 T 细胞增殖、效应功能和记忆分化方面表现突出，且与抗 PD-1 治疗具有协同作用。

Elovl1 的功能验证与机制探究

研究人员对Elovl1基因进行了深入研究。Elovl1是编码饱和超长链脂肪酸（VLCFAs）合成关键酶的基因。在 CD8⁺ T 细胞中，Elovl1的缺失会导致饱和 VLCFAs 的减少，进而影响细胞的脂质组成。脂质组学分析显示，Elovl1缺失的 CD8⁺ T 细胞中，含有 C₂₂ - C₂₆的 VLCFAs 脂质减少，而含有较短脂肪酸链（C₁₆ - C₁₈）的脂质增多。同时，细胞膜微结构域的重要成分，如鞘磷脂、神经酰胺和总胆固醇的含量增加。

进一步研究发现，Elovl1缺失会导致胰岛素诱导基因 1（INSIG1）的不稳定，进而激活甾醇调节元件结合蛋白 2（SREBP2）。SREBP2 的激活促进了胆固醇的合成和摄取，使得细胞膜胆固醇含量升高。升高的胆固醇有利于 T 细胞受体（TCR）的聚集，增强了 TCR 信号传导，从而促进 T 细胞的激活和增殖。研究人员通过使用 ELOVL1 特异性抑制剂 C3 处理细胞，发现其能够模拟Elovl1基因缺失的效果，进一步证实了这一机制。

此外，Elovl1缺失还会影响 CD8⁺ T 细胞的线粒体功能和代谢。Elovl1缺失的 CD8⁺ T 细胞线粒体形态发生改变，变得更加细长，体积增大且碎片化减少。同时，线粒体呼吸增强，呼吸链复合物增多，氧化磷酸化水平提高。这些变化使得细胞能够更好地利用脂肪酸氧化（FAO）来满足能量需求，并且更倾向于分化为记忆 T 细胞。研究人员通过¹³C 标记的葡萄糖和棕榈酸示踪实验，详细阐述了Elovl1缺失对细胞葡萄糖和脂肪酸代谢的影响，发现Elovl1缺失的 CD8⁺ T 细胞利用葡萄糖来维持细胞质中胆固醇的合成，同时摄取和氧化棕榈酸来补充三羧酸循环（TCA）的中间产物。

临床意义与应用前景

在临床应用方面，研究人员分析了黑色素瘤和 PDAC 患者的单细胞数据集，发现对抗 PD-1 治疗有响应的患者，其 CD8⁺肿瘤浸润淋巴细胞（TILs）中ELOVL1的表达水平显著低于无响应或耐药的患者。这表明ELOVL1^low的 TILs 与抗 PD-1 治疗的协同效果更好，患者的总体生存率也更高。这一发现为预测抗 PD-1 治疗的疗效提供了潜在的生物标志物。

从治疗策略的角度来看，Elovl1靶向治疗与抗 PD-1 治疗的联合应用展现出了巨大的潜力。在 PDAC 和黑色素瘤的小鼠模型中，Elovl1缺失的 CD8⁺ T 细胞与抗 PD-1 治疗协同作用，显著抑制了肿瘤的生长，减少了肿瘤转移，并且增强了 T 细胞的抗肿瘤活性和记忆表型。这一联合治疗策略有望为实体瘤的治疗带来新的突破，尤其是对于那些对现有免疫疗法耐药的肿瘤患者。

研究局限性与未来展望

尽管该研究取得了重要进展，但仍存在一些局限性。例如，最初筛选Elovl1时使用的 OVA 是一种非内源性抗原，这可能会影响研究结果的普遍性。此外，研究仅测试了Elovl1基因敲除在 ACT 中的作用，未探讨药物抑制 CD8⁺ T 细胞中Elovl1的长期效果。在机制研究方面，虽然揭示了Elovl1缺失对 T 细胞代谢和功能的影响，但仍需要更多的研究来深入剖析其对微结构域功能和 TCR 信号传导的具体作用机制。同时，研究主要聚焦于Elovl1在 CD8⁺ T 细胞中的作用，未来还需要探索其在其他细胞群体中的功能，以评估全身性药物抑制Elovl1作为治疗策略的可行性。由于 PDAC 患者接受抗 PD-1 治疗的活检样本有限，研究未能在人类 PDAC 队列中验证ELOVL1的作用，仅依赖于黑色素瘤患者的数据集，这也限制了研究结果在 PDAC 治疗中的直接应用。

展望未来，随着对Elovl1研究的不断深入，有望开发出更加精准有效的癌症治疗方案。一方面，可以进一步优化Elovl1靶向治疗策略，探索不同的治疗方式和联合用药方案，以提高治疗效果。另一方面，深入研究Elovl1在不同肿瘤类型和细胞群体中的作用机制，有助于发现更多潜在的治疗靶点，为癌症治疗开辟新的途径。此外，结合更多的临床样本和先进的技术手段，对ELOVL1作为生物标志物进行深入验证，将为个性化癌症治疗提供更有力的支持。

总之，这项研究通过体内代谢筛选，发现了Elovl1作为调节 CD8⁺ T 细胞代谢的关键靶点，其与抗 PD-1 治疗的协同作用为癌症免疫治疗带来了新的希望。尽管目前还存在一些问题，但随着研究的不断推进，有望为癌症患者带来更好的治疗效果和生存前景。