威斯塔研究所的研究人员在助理教授Filippo Veglia博士的引领下,发现了一种胶质母细胞瘤(即一种致命的脑癌)能够逃避免疫系统检测的重要方式。他们的研究成果发表在《免疫》杂志上,揭示了癌症如何利用基于葡萄糖的表观遗传修饰来诱导促肿瘤巨噬细胞,从而抑制身体的自然防御,使肿瘤得以繁衍。
Veglia博士表示,我们的研究表明,了解肿瘤细胞保护自身的过程可以成为对抗疾病的强大工具。他对关于胶质母细胞瘤中代谢驱动的免疫抑制机制的未来研究表示乐观,并期待在理解和治疗这种癌症方面取得进一步进展。
迄今为止,对于单核细胞衍生的巨噬细胞和小胶质细胞如何在胶质母细胞瘤中形成免疫抑制环境的理解仍然有限。Veglia实验室探讨了这一现象中涉及的特定细胞过程。免疫抑制研究发现,随着胶质母细胞瘤的进展,单核细胞衍生的巨噬细胞数量超过小胶质细胞,表明单核细胞衍生的巨噬细胞在肿瘤微环境中的主导地位有利于癌症逃避免疫反应。在前临床模型和患者中,还发现单核细胞衍生的巨噬细胞,而非小胶质细胞,抑制T细胞的活性,后者是对抗肿瘤细胞的免疫细胞。当前临床胶质母细胞瘤模型被人工操纵以减少单核细胞衍生的巨噬细胞数量时,这一发现得到了进一步证实。研究人员预计这些发现将具有重要意义。研究发现,肿瘤微环境中免疫细胞较少的胶质母细胞瘤模型的预后较标准模型更好。胶质母细胞瘤占所有脑癌的超过一半,预后较差,只有25%的患者在诊断后存活超过一年。其在大脑中的位置和抑制免疫系统的能力使其对免疫疗法具有抗性。通过改变巨噬细胞等免疫细胞,研究人员希望改善胶质母细胞瘤的治疗效果。通过让(如单核细胞衍生的巨噬细胞和小胶质细胞)为肿瘤工作而非对抗肿瘤,胶质母细胞瘤为自身创造了有利于其快速生长的肿瘤微环境,同时逃避抗癌免疫反应。
在确认单核细胞衍生的巨噬细胞的作用后,Veglia实验室希望了解这些支持癌症的免疫细胞是如何对抗免疫系统的。他们分析了巨噬细胞的基因测序,以查看是否存在任何异常的基因表达模式,这些模式可能表明哪些基因与免疫抑制有关。研究人员分析了巨噬细胞的代谢模式,以调查巨噬细胞独特的基因表达是否与其代谢相关。团队结合基因表达和代谢的分析发现,葡萄糖代谢是一个关键因素。在进行了一系列测试后,Veglia实验室发现,具有增强的葡萄糖代谢和GLUT1(主要葡萄糖转运蛋白)表达的单核细胞衍生的巨噬细胞通过释放白介素-10(IL-10)抑制T细胞的功能。团队证明,胶质母细胞瘤引起的这些巨噬细胞的葡萄糖代谢改变导致了它们的免疫抑制活性。团队发现,通过葡萄糖代谢抑制免疫系统的能力依赖于一个称为“组蛋白乳酸化”的过程。组蛋白是在基因组中起着决定特定情况下哪些基因(如IL-10)表达的蛋白质。快速代谢葡萄糖的单核细胞衍生的巨噬细胞产生乳酸作为副产物。这种乳酸可以通过一种称为“乳酸化”的过程成组蛋白中的一部分,促进IL-10的表达。
在Veglia博士和他的研究团队进行的一项研究中,他们发现单核细胞衍生的巨噬细胞通过其葡萄糖驱动的免疫抑制活性促进癌细胞生长。为了解决这个问题,研究人员研究了靶向一种名为PERK的酶的潜力,该酶被认为调节巨噬细胞的葡萄糖代谢和GLUT1的表达。他们的发现表明,通过在前临床胶质母细胞瘤模型中靶向PERK,能够减少巨噬细胞的免疫抑制活性,并在与免疫疗法结合时阻止胶质母细胞瘤的进展。这种方法还导致在大脑中对肿瘤再生形成持久的免疫,证明了靶向PERK作为癌症治疗策略的潜力。
使用乳酸化轴可能是对抗这种致命脑癌的有效方法。值得注意的是,这项研究的启动发生在Veglia博士在霍普金斯癌症中心任职期间,随后在威斯塔继续进行。