免疫細(xì)胞與癌細(xì)胞就像是兩軍對(duì)戰(zhàn)，抗?fàn)幰丫谩?/span>癌細(xì)胞相當(dāng)“狡猾”！不斷通過免疫檢查點(diǎn)分子逃避 T 細(xì)胞介導(dǎo)的腫瘤免疫。比如，癌細(xì)胞會(huì)高表達(dá) PD-L1，可與 T 細(xì)胞表面的 PD-1 結(jié)合，“蒙蔽”T 細(xì)胞，使 T 細(xì)胞誤以為是同類，從而實(shí)現(xiàn)免疫逃逸。此外，癌細(xì)胞會(huì)促使一些免疫細(xì)胞表達(dá)更多的 CTLA-4 受體，這種蛋白會(huì)傳遞“剎車”指令，抑制 T 細(xì)胞對(duì)自己的殺傷作用。
 

圖 1. CTLA-4 和 PD-1 的圖示^[1]。

圖 2. 癌細(xì)胞和效應(yīng)免疫細(xì)胞通過物理納米管連接^[2]。
a-b. FESEM 圖像顯示乳腺癌細(xì)胞和免疫細(xì)胞之間的納米管 (紅色箭頭)。CD8⁺ /CD3⁺ T 細(xì)胞被添加到 MDA-MB-231 (a) 或 4T1 細(xì)胞 (b) 中。在 a 中，納米管似乎在 T 細(xì)胞周圍分支。c. 左圖：FESEM 圖像顯示免疫金標(biāo)記的 CD8⁺ T 細(xì)胞和 4T1 癌細(xì)胞之間的納米管 (紅色箭頭)。右圖：在更高放大倍數(shù)下，可以在 T 細(xì)胞表面看到金納米粒子 (直徑，10 nm)(藍(lán)色箭頭)。d. 左圖：FESEM 圖像顯示單個(gè)納米管可以將癌細(xì)胞 (4T1) 與多個(gè) T 細(xì)胞 (黃色箭頭) 連接起來。中間：放大視圖顯示納米管與免疫細(xì)胞之間的相互作用。右圖：黃色箭頭表示納米管與免疫細(xì)胞融合的芽體。

圖 3. MitoTracker-Green 標(biāo)記的線粒體從免疫細(xì)胞轉(zhuǎn)移到癌細(xì)胞^[2]。
頂部：代表性共聚焦圖像顯示連接 NKT 和 4T1 細(xì)胞的納米管。在與癌細(xì)胞 (4T1) 共培養(yǎng)之前，NKT 細(xì)胞 (DN32.D3) 中的線粒體用 MitoTracker Green (綠色) 染料標(biāo)記。Rhodamine phalloidin (羅丹明鬼筆環(huán)肽) (紅色) 用于標(biāo)記所有細(xì)胞中的肌動(dòng)蛋白絲。癌細(xì)胞中綠色信號(hào) (合并圖像中顯示為黃色) 的存在代表 MitoTracker-Green 標(biāo)記的線粒體從免疫細(xì)胞轉(zhuǎn)移到癌細(xì)胞。底部：納米管中肌動(dòng)蛋白的 MitoTracker 定位 (黃色箭頭)。

 
此外，測(cè)試了線粒體轉(zhuǎn)移的方向性，結(jié)果表明，線粒體的運(yùn)輸主要是單向的——從免疫細(xì)胞到癌細(xì)胞。

免疫細(xì)胞：災(zāi)難！要無法呼吸了

接下來，研究人員通過代謝分析研究了線粒體轉(zhuǎn)移對(duì)癌細(xì)胞和免疫細(xì)胞的影響。在免疫細(xì)胞中觀察到呼吸能力顯著降低，相反，癌細(xì)胞表現(xiàn)出更高的呼吸能力。此外，觀察到共培養(yǎng)試驗(yàn)中免疫細(xì)胞數(shù)量在 16 h 內(nèi)顯著減少，癌細(xì)胞則表現(xiàn)出明顯更高的生長(zhǎng)。

作者進(jìn)一步通過敲低參與納米管形成 (Sec3 和 Sec5) 和線粒體運(yùn)輸 (Mirol) 的蛋白質(zhì)，清楚地建立了線粒體轉(zhuǎn)移是由納米管介導(dǎo)機(jī)制驅(qū)動(dòng)的。于是，選用了一種已經(jīng)被描述的納米管形成抑制劑，L-778123 (可在非細(xì)胞毒性濃度下有效抑制納米管的形成)。同時(shí)，Saha 等人將抗 PD1 抗體與 L-778123 結(jié)合，在乳腺癌小鼠模型中進(jìn)行試驗(yàn)。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，與 PD1 單獨(dú)治療相比，L-778123 聯(lián)合 PD1 阻斷顯著增加了腫瘤內(nèi) T 細(xì)胞的活化和浸潤(rùn)，導(dǎo)致腫瘤進(jìn)展延遲，動(dòng)物存活時(shí)間延長(zhǎng) (圖 3b)。

圖 4.線粒體劫持的藥物阻斷可提高 T 細(xì)胞抗腫瘤免疫^[3]。
a. 癌細(xì)胞納米管介導(dǎo)的 T 細(xì)胞線粒體劫持 (藍(lán)色) 增強(qiáng)了癌細(xì)胞代謝，同時(shí)損害了T細(xì)胞活化 (即 CD69)、增殖和效應(yīng)物功能，從而限制了癌癥免疫治療的療效 (αPD1)。
b. L-778123 抑制納米管形成，可防止線粒體“盜竊”，從而增強(qiáng)免疫檢查點(diǎn)抑制劑引發(fā)的抗腫瘤 T 細(xì)胞免疫反應(yīng)。

圖 5. FESEM 圖像顯示人類 (a 和 b) 和小鼠 (c 和 d) 共培養(yǎng)物中 BMSCs 和 CD8⁺ T 細(xì)胞之間的納米管 (黃色箭頭)^[4]。
圖像顯示細(xì) (a)、粗 (b) 和分支 (B1) 納米管。

 
從 BMSC 運(yùn)輸線粒體到 CD8⁺ T 細(xì)胞

為了確定線粒體是否確實(shí)在納米管內(nèi)從 BMSC 運(yùn)輸?shù)?CD8⁺ T 細(xì)胞，作者使用 dsRed (紅色熒光蛋白) 標(biāo)記 BMSC 的線粒體亞基蛋白 (COX8A)(稱為 Mito-dsRed)，并使用共聚焦顯微鏡觀察 BMSC 與 CD8⁺ T 細(xì)胞的共培養(yǎng)。共培養(yǎng) 24 h 后，觀察到部分人類和小鼠的 CD8⁺ T 細(xì)胞中均獲得了 dsRed 紅色熒光信號(hào) (圖 5)。表明納米管內(nèi)部出現(xiàn)線粒體轉(zhuǎn)移 (紅色箭頭)。

圖 6. 細(xì)胞間納米管介導(dǎo)線粒體從 BMSC 運(yùn)輸?shù)?CD8⁺ T 細(xì)胞^[4]。

 
同時(shí)，使用 Phalloidin Green (鬼筆環(huán)肽，綠色熒光) 和 DAPI 染色。納米管內(nèi) DAPI 和 dsRed 信號(hào)的共定位 (圖 5a) 表明完整的線粒體從 BMSCs 運(yùn)輸?shù)?CD8⁺ T 細(xì)胞。

也就是說，癌細(xì)胞雖然可通過納米管“偷走”T細(xì)胞的線粒體，但免疫細(xì)胞也為自己開辟了一條“充電通道”：通過納米管介導(dǎo)小鼠和人類細(xì)胞中線粒體從 BMSC 到 CD8⁺ T 細(xì)胞的細(xì)胞間運(yùn)輸。

T 細(xì)胞："變身"超強(qiáng) T 細(xì)胞

線粒體的一項(xiàng)關(guān)鍵任務(wù)是產(chǎn)生能量，主要通過有氧呼吸。研究人員進(jìn)一步評(píng)估了供體線粒體對(duì) CD8⁺ T 細(xì)胞呼吸的影響。發(fā)現(xiàn) BMSC 線粒體移植增強(qiáng)了 CD8⁺ T 細(xì)胞代謝適應(yīng)性，表現(xiàn)出明顯更高的基礎(chǔ)呼吸和備用呼吸能力 (SCR)。

此外，線粒體轉(zhuǎn)移增強(qiáng) CD8⁺ T 細(xì)胞對(duì)實(shí)體腫瘤的抗腫瘤免疫力。轉(zhuǎn)移的線粒體賦予了更強(qiáng)的細(xì)胞植入和擴(kuò)增，能有效地浸潤(rùn)腫瘤，介導(dǎo)更強(qiáng)勁的腫瘤消退，顯著延長(zhǎng)了小鼠的生存期。同時(shí)賦予了 T 細(xì)胞對(duì)衰竭的抵抗力，并促進(jìn)了向強(qiáng)效的細(xì)胞毒性效應(yīng)細(xì)胞的分化。