抑制谷氨酸-半胱氨酸连接酶代谢可增强黑色素瘤中树突状细胞介导的抗肿瘤免疫

背景：肿瘤微环境（TME）中的代谢竞争和营养限制塑造了肿瘤中的免疫浸润，进而影响肿瘤免疫。在本研究中，我们使用转基因黑色素瘤小鼠模型tg(Grm1)EPv（由于黑素细胞中代谢型谷氨酸受体1（Grm1）的异位表达而自发形成黑色素瘤）来研究异常的谷氨酸代谢是否驱动肿瘤形成并影响免疫细胞功能。方法：我们对无瘤和荷瘤的tg(Grm1)EPv组织进行了基于液相色谱-串联质谱（LC-MS/MS）的代谢组学分析和RNA测序，以表征与肿瘤进展相关的代谢改变。使用流式细胞术检测TME内免疫细胞亚群的变化。为了评估谷氨酸代谢的功能相关性，我们使用谷氨酸-半胱氨酸连接酶抑制剂L-丁硫氨酸-(S,R)-亚砜亚胺（BSO）来抑制谷胱甘肽代谢，该抑制剂会消耗细胞谷胱甘肽水平。结果：基于LC-MS/MS的代谢组学分析和RNA测序显示，与无瘤组织相比，晚期肿瘤中谷氨酸和谷氨酰胺代谢、糖酵解转变（Warburg效应）以及ATP水平降低发生了变化，提示呼吸链功能障碍。TME中的这些代谢变化有利于肿瘤细胞，而不利于免疫细胞，如树突状细胞（DC）。事实上，对肿瘤进展过程中髓系亚群的流式细胞术分析显示，肿瘤浸润的常规2型树突状细胞和巨噬细胞减少，同时晚期病变中中性粒细胞和单核细胞群增加。在体外使用BSO干扰谷氨酸代谢，可在tg(Grm1)EPv来源的细胞系中诱导免疫原性细胞死亡，即铁死亡。因此，我们评估了这种抑制剂与免疫疗法联合使用，作为治疗tg(Grm1)EPv小鼠模型肿瘤的一种有前景的新方法。我们观察到，当BSO与增加DC数量和活化的治疗方案联合使用时，体内肿瘤生长可以被延迟。这种肿瘤生长的抑制得到了活化的T细胞浸润的支持。结论：总的来说，我们的研究结果为代谢干预与免疫疗法联合治疗黑色素瘤患者（特别是那些谷氨酸通路活跃或免疫“冷”肿瘤的患者）的重要性提供了新的见解。这些知识可以推动为癌症患者设计新的治疗策略。