谷氨酸-半胱氨酸连接酶的代谢抑制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，该模型由于黑色素细胞中代谢型谷氨酸受体1（Grm1）的异位表达而自发发展出黑色素瘤，以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：我们对无肿瘤和荷瘤的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。使用流式细胞术检查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L-丁硫氨酸-(S,R)-亚砜亚胺（BSO）（一种谷氨酸-半胱氨酸连接酶抑制剂，可消耗细胞内谷胱甘肽水平）抑制谷胱甘肽代谢。结果：基于LC-MS/MS的代谢组学分析和RNA测序揭示，与无肿瘤组织相比，晚期肿瘤中谷氨酸和谷氨酰胺代谢发生改变，出现糖酵解转变（Warburg效应），ATP水平降低，提示呼吸链功能障碍。TME中的这些代谢变化对肿瘤细胞有利，而对树突状细胞（DC）等免疫细胞不利。实际上，肿瘤进展过程中髓系亚群的流式细胞术分析显示，晚期病变中肿瘤浸润的常规2型DC和巨噬细胞数量下降，而中性粒细胞和单核细胞群体增加。使用BSO干扰谷氨酸代谢在体外诱导了tg(Grm1)EPv来源细胞系的免疫原性细胞死亡，即铁死亡。因此，我们评估了该抑制剂与免疫疗法联合作为tg(Grm1)EPv小鼠模型肿瘤治疗的一种有前景的新方法。我们观察到，当BSO与一种增加DC数量和激活的治疗方案联合使用时，体内肿瘤生长得以延缓。这种肿瘤生长的抑制得到了活化T细胞浸润的支持。结论：总体而言，我们的发现为代谢干预与免疫疗法联合治疗黑色素瘤患者（尤其是那些携带谷氨酸通路活性或免疫学冷肿瘤的患者）的重要性提供了新的见解。这一知识可以推动为癌症患者设计新的治疗策略。