USP30抑制通过增强线粒体自噬逆转CD8+ T细胞耗竭以提升癌症免疫治疗效果

针对肿瘤浸润CD8+ T细胞因线粒体功能障碍导致的耗竭难题，研究人员聚焦USP30（泛素特异性蛋白酶30）调控的线粒体自噬（mitophagy）机制，发现TCR/NFATc1信号通路上调USP30表达是耗竭关键诱因。通过基因敲除和抑制剂ST-539干预，成功恢复线粒体稳态并增强抗肿瘤免疫功能，为逆转T细胞耗竭提供了新靶点。该成果发表于《SCIENCE ADVANCES》，为癌症免疫治疗开辟了代谢调控新路径。

　　

在癌症免疫治疗领域，CD8⁺ T细胞的功能耗竭一直是制约疗效的关键瓶颈。这些本应冲锋陷阵的"免疫战士"在肿瘤微环境(TME)的持续抗原刺激下，逐渐表现出线粒体碎片化、膜电位丧失等功能障碍，最终沦为表达PD-1/Tim3的"疲惫之师"。更棘手的是，传统方法如增强线粒体生物发生无法清除已损伤的线粒体，而作为"细胞清道夫"的线粒体自噬(mitophagy)又在耗竭T细胞中显著受损。这种矛盾现象背后，是否隐藏着逆转耗竭的代谢开关？

俄亥俄州立大学的研究人员通过多组学分析发现，耗竭CD8⁺ T细胞中泛素特异性蛋白酶30(USP30)异常高表达，这种定位于线粒体的去泛素化酶如同"刹车装置"，持续抑制PINK1/Parkin介导的线粒体自噬通路。论文发表于《SCIENCE ADVANCES》的研究，首次揭示T细胞受体(TCR)激活的NFATc1转录因子直接上调USP30表达，建立了免疫信号-代谢调控的分子桥梁。

研究团队运用mt-Keima荧光报告小鼠实时监测线粒体自噬流，结合ATAC-seq染色质可及性分析发现：慢性刺激使CD8⁺ T细胞的线粒体自噬活性从90%骤降至1%，同时USP30基因位点出现NFATc1结合特征。通过构建T细胞特异性USP30敲除小鼠(USP30^CKO)，证实缺失USP30能显著提升线粒体膜电位(TMRM⁺)，将MC38结肠癌模型中的终末耗竭细胞(PD-1⁺Tim3⁺)比例降低3倍。更令人振奋的是，小分子抑制剂ST-539处理使线粒体质量(MG⁺)和杀伤分子颗粒酶B同步提升，在人类脐血单核细胞(CBMC)模型中也重现了耗竭逆转效应。

【关键技术】

1. 1.

   建立慢性/急性TCR刺激模型模拟耗竭进程

2. 2.

   mt-Keima双荧光报告系统定量线粒体自噬流

3. 3.

   CRISPR-Cas9构建T细胞特异性USP30敲除鼠

4. 4.

   Seahorse线粒体压力测试评估代谢重编程

5. 5.

   单细胞RNA-seq解析耗竭相关转录特征

【核心发现】

1. 1.

   线粒体自噬抑制是耗竭标志：通过流式与共聚焦证实，终末耗竭T细胞(PD-1⁺Tim3⁺)的线粒体自噬活性最低，伴随p62积累和LC3-II转化受阻。

2. 2.

   USP30的TCR/NFATc1调控轴：染色质开放区域分析锁定USP30启动子区的NFATc1结合位点，CRISPR敲除NFATc1使USP30表达下降60%。

3. 3.

   基因干预改善线粒体健康：USP30^CKO小鼠肿瘤生长延缓，MG⁺TMRM⁺功能性线粒体增加2倍，颗粒酶B表达提升1.8倍。

4. 4.

   药理抑制的转化价值：ST-539处理使人类CBMC中Lag3⁺耗竭细胞减少40%，线粒体最大呼吸速率提升35%。

这项研究创新性提出"代谢检查点"概念，阐明USP30通过拮抗Parkin的泛素化维持线粒体质量控制的分子机制。相较于现有PD-1抗体等免疫检查点抑制剂，靶向USP30的策略从代谢根源改善T细胞持久力，为联合治疗提供新思路。值得注意的是，研究者特别强调剂量调控的重要性——过度激活线粒体自噬可能导致能量危机，这种精细平衡的把握将是临床转化的关键。该发现不仅适用于癌症免疫治疗，对慢性感染、自身免疫疾病等涉及T细胞耗竭的病理过程均有启示意义。