SENP7感知氧化应激以维持CD8+ T细胞的代谢适应性和抗肿瘤功能

SENP7 senses oxidative stress to sustain metabolic fitness and antitumor functions of CD8+ T cells

作者信息Zhongqiu Wu, Haiyan Huang, Qiaoqiao Han, Zhilin Hu, Xiao-Lu Teng, Rui Ding, Youqiong Ye, Xiaoyan Yu, Ren Zhao, Zhengting Wang, Qiang Zou
PMID35143421
发布时间2022-04-01
DOI10.1172/JCI155224

实验完整度

包含体外细胞实验、条件性敲除小鼠模型、肿瘤模型、转录组学分析、代谢分析及人样本验证,并有遗传回补实验和机制验证。

主要模型

CD8+ T细胞 MC38结肠癌小鼠模型 B16-F10黑色素瘤小鼠模型 人结直肠癌样本

重点核对

SENP7在CD8+ T细胞中过表达,并在TCR激活后转位至胞质(Figure 1) ROS诱导SENP7胞质转位,NAC抑制该转位(Figure 1) SENP7缺失降低CD8+ T细胞糖酵解和氧化磷酸化(Figure 4) SENP7介导PTEN去SUMO化促进其降解(Figure 6) PTEN缺失可逆转SENP7缺陷的代谢和功能表型(Figure 5)

摘要

CD8+ T细胞的功能完整性与代谢重编程紧密相关,但氧化应激如何在肿瘤微环境(TME)中指导CD8+ T细胞的代谢适应性仍不清楚。在此,我们报告SUMO特异性蛋白酶7(SENP7)感知氧化应激以维持CD8+ T细胞的代谢状态和抗肿瘤功能。SENP7缺陷的CD8+ T细胞表现出糖酵解和氧化磷酸化降低,导致体外增殖减弱和体内抗肿瘤功能受损。机制上,CD8+ T细胞来源的活性氧(ROS)触发胞质SENP7介导的PTEN去SUMO化,从而促进PTEN降解并阻止PTEN依赖的代谢缺陷。重要的是,在人结直肠癌样本中,降低T细胞内源性ROS限制了SENP7的胞质转位,并抑制了CD8+ T细胞的代谢和功能活性。我们的发现揭示SENP7作为氧化应激传感器,维持CD8+ T细胞的代谢适应性和效应功能,并揭示了肿瘤浸润CD8+ T细胞中的氧化应激感知机制。

实验结论

提炼研究问题、关键发现与证据,快速把握文章的核心贡献。

研究问题
氧化应激如何调控CD8+ T细胞在肿瘤微环境中的代谢适应性和抗肿瘤功能?
核心机制
ROS诱导SENP7从细胞核转位至细胞质,介导PTEN去SUMO化,促进PTEN降解,从而解除PTEN对PI3K/mTOR信号的抑制,维持CD8+ T细胞的糖酵解和氧化磷酸化,保障其代谢适应性和效应功能。
主要证据
利用Senp7条件性敲除小鼠(Cd4-Cre)和MC38、B16-F10肿瘤模型,观察到SENP7缺失导致CD8+ T细胞增殖和抗肿瘤功能受损;RNA-Seq和代谢分析显示SENP7缺失导致PI3K/mTOR信号减弱和代谢率降低;免疫共沉淀和SUMO化实验证明SENP7介导PTEN去SUMO化和降解。
研究意义
揭示SENP7作为氧化应激传感器在CD8+ T细胞中的功能,为理解肿瘤免疫逃逸机制提供新视角,并可能为癌症免疫治疗提供潜在靶点。

研究路径

按研究推进顺序梳理实验设计、验证步骤与关键观察。

1

验证ROS诱导SENP7胞质转位

探究氧化应激(ROS)是否调控SENP7在CD8+ T细胞中的亚细胞定位。

分离人结直肠癌组织和外周血中的CD8+ T细胞,检测SENP7表达和亚细胞定位;体外用H2O2或TCR刺激CD8+ T细胞,并用NAC或LMB处理,分析SENP7的转位。

2

评估SENP7缺失对CD8+ T细胞抗肿瘤功能的影响

确定SENP7在CD8+ T细胞介导的抗肿瘤免疫中是否必要。

利用Senp7fl/flCd4-Cre(KO)小鼠和WT小鼠皮下接种MC38或B16-F10肿瘤细胞,测量肿瘤生长;分离肿瘤浸润CD8+ T细胞,通过流式检测IFN-γ、TNF-α、granzyme B产生;过继转移OT-I细胞至MC38-OVA荷瘤小鼠,评估肿瘤生长和生存率。

3

检测SENP7对CD8+ T细胞增殖的影响

探究SENP7是否调节CD8+ T细胞增殖。

通过RNA-Seq分析肿瘤浸润CD8+ T细胞的增殖相关基因;流式检测Ki-67表达;体外CFSE稀释实验分析增殖;抗PD-1治疗实验评估增殖对抗肿瘤免疫的作用。

4

分析SENP7对CD8+ T细胞代谢的影响

检验SENP7是否通过调控代谢途径影响CD8+ T细胞功能。

RNA-Seq分析PI3K/mTOR信号通路相关基因表达;免疫印迹检测mTORC1/mTORC2活性;使用Seahorse分析仪测量ECAR和OCR评估糖酵解和氧化磷酸化。

5

验证SENP7通过PTEN调控代谢和功能

确定SENP7是否通过PTEN降解影响CD8+ T细胞代谢和功能。

免疫印迹检测PTEN表达;构建Pten和Senp7双敲除(DKO)小鼠,分析mTORC1活性、增殖、代谢;过继转移实验评估PTEN缺失对肿瘤控制的影响。

6

阐明SENP7介导PTEN去SUMO化促进其降解的机制

揭示SENP7调控PTEN的分子机制。

免疫共沉淀验证SENP7与PTEN相互作用;在HEK293T细胞中过表达SENP7和PTEN检测SUMO化;使用CHX和MG132处理检测PTEN降解和泛素化;使用LMB阻断核输出分析胞质SENP7的作用。

7

验证ROS在SENP7介导的代谢和功能调控中的必要性

确认ROS是SENP7依赖的CD8+ T细胞代谢和功能所必需的。

用NAC处理WT和KO OT-I细胞,检测PTEN SUMO化/泛素化、糖酵解和氧化磷酸化;将NAC处理的OT-I细胞过继转移至荷瘤小鼠,评估肿瘤生长和功能;人CRC样本体外NAC处理检测代谢和功能。

研究方法

按研究目的归类文中使用的方法,便于定位所需技术。

产品清单

实验环节名称品牌货号
DMEM培养基----
RPMI 1640培养基----
胎牛血清----
青霉素-链霉素----
CD4磁珠Miltenyi Biotec130-045-101
CD8磁珠Miltenyi Biotec130-045-201
MagniSort小鼠CD4初始T细胞富集试剂盒Thermo Fisher Scientific8804-6824-74
初始CD8a+ T细胞分离试剂盒Miltenyi Biotec30-096-543
抗CD3抗体----
抗CD28抗体----
过氧化氢----
N-乙酰半胱氨酸MilliporeSigma--
MG132----
来普霉素BMilliporeSigma--
CM-H2DCFDAThermo Fisher ScientificC6827
FITC-膜联蛋白VBD Biosciences--
碘化丙啶BD Biosciences--
抗SENP7抗体InvitrogenPA5-36089
抗GAPDH抗体Cell Signaling Technology97166T
抗S6抗体Cell Signaling Technology2217S
抗AKT抗体Cell Signaling Technology4691P
抗p-S6抗体Cell Signaling Technology4858S
抗p-AKT (Thr308)抗体Cell Signaling Technology2965S
抗p-AKT (Ser473)抗体Cell Signaling Technology4060S
抗PTEN抗体Cell Signaling Technology9559S
抗SUMO2/3抗体Cell Signaling Technology4971S
抗K48-泛素抗体Cell Signaling Technology12805S
HRP标记抗HA抗体Roche3F10
抗Flag抗体MilliporeSigmaF3165
抗β-肌动蛋白抗体MilliporeSigmaA2228-100UL
Seahorse XFe96细胞外通量分析仪Agilent Technologies--
XF糖酵解压力测试试剂盒Agilent Technologies--
XF细胞线粒体测试试剂盒Agilent Technologies--
PI3激酶活性ELISA试剂盒EchelonK-1000s
抗小鼠PD-1抗体Bio X CellJ43
同型对照IgGBio X Cell--
TRIzolInvitrogen--
Illumina NextSeq 500系统Illumina--
MC38细胞Kerafast--
B16-F10细胞ATCC--

关键环节

汇总复现实验时建议重点确认的条件及原文阅读提示。

环节核对要点
细胞刺激
抗CD3和抗CD28抗体的浓度(1 μg/mL)
阅读提示:Methods: T cell isolation and stimulation
ROS处理
H2O2浓度(0.2 mM)和处理时间(1小时)
阅读提示:Figure 1E legend
ROS抑制
NAC浓度(10 mM)和处理时间(1小时)
阅读提示:Figure 1F legend
肿瘤模型
MC38和B16-F10细胞接种数量(5×10^5)
阅读提示:Methods: Tumor models
过继转移
OT-I或OT-II细胞数量(2×10^6)和转移时间(肿瘤接种后第7天)
阅读提示:Methods: Tumor models
代谢分析
CD8+ T细胞刺激时间(8小时)和接种密度(2×10^5细胞/孔)
阅读提示:Methods: Metabolic measurement
蛋白降解实验
CHX浓度(50 μg/mL)
阅读提示:Figure 6D legend
核输出抑制
LMB处理时间(2小时)
阅读提示:Figure 6F legend