可溶性尿酸通过诱导KSR1介导的MAPK过度激活驱动CD8+ T细胞耗竭

Soluble Uric Acid Drives CD8+ T-cell Exhaustion by Inducing KSR1-Mediated MAPK Hyperactivation

作者信息Anyi Liu, Fan Zuo, Mao Li, Lanlan Yin, Dongjing Zhang, Lang Liu, Chengxin Yu, Changsheng Huang, Yaqi Chen, Qi Wu, Li Sun, Guihua Wang, Junbo Hu
PMID42118604
发布时间2026-07-15
DOI10.1158/0008-5472.CAN-25-3911

实验完整度

包含体外细胞实验、动物模型、患者样本、转录组学与表观组学,并涉及基因敲除、敲低和药物干预的功能与机制验证。

主要模型

MC38结直肠癌小鼠模型 AOM/DSS诱导的原位结直肠癌模型 B16黑色素瘤和LLC肺癌同系小鼠模型 结直肠癌患者肿瘤组织与外周血样本

重点核对

高尿酸饮食诱导的高尿酸血症小鼠模型 CD8+ T细胞培养时UA处理浓度70 μg/mL Tim-3敲除或Ksr1敲低对CD8+ T细胞功能的影响 非布司他降低尿酸水平对肿瘤生长的抑制效果 过继性T细胞转移模型中T细胞来源与处理方式

摘要

肿瘤微环境中的T细胞耗竭削弱抗肿瘤免疫并限制免疫治疗疗效。进一步明确这种功能障碍状态的代谢触发因素可为规避免疫抑制提供治疗靶点。在本研究中,我们确定可溶性尿酸(UA)——一种在癌症患者中经常升高的丰富嘌呤代谢物——作为驱动CD8+ T细胞耗竭和结直肠癌免疫逃逸的代谢检查点。在高尿酸血症小鼠模型中,升高的UA加速了免疫功能正常宿主中的肿瘤进展,但在T细胞缺陷宿主中则不然,其机制是功能性耗竭肿瘤浸润性CD8+ T细胞。机制上,UA直接结合激酶支架蛋白KSR1(Ras抑制因子激酶1),并过度激活MEK–ERK信号,导致慢性MAPK刺激,上调CD8+ T细胞上的抑制性受体(包括PD-1和Tim-3),并削弱其细胞毒性功能。通过Tim-3敲除或Ksr1敲低对该UA–KSR1–MAPK轴的遗传破坏恢复了T细胞效应功能和肿瘤控制。值得注意的是,使用临床黄嘌呤氧化酶抑制剂非布司他进行药理学UA耗竭,使CD8+ T细胞恢复活力,减缓肿瘤生长,并在体内显著增强化疗和过继性T细胞疗法的疗效。这些发现确立了可溶性UA作为颠覆抗肿瘤T细胞免疫的代谢免疫检查点。靶向UA代谢可能提供一种克服免疫耐药并改善癌症免疫治疗疗效的策略。

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
可溶性尿酸是否以及如何驱动CD8+ T细胞耗竭并促进肿瘤免疫逃逸?
核心机制
可溶性UA直接结合KSR1,增强KSR1与MEK和ERK的相互作用,导致MAPK信号过度激活,进而上调PD-1和Tim-3等抑制性受体,诱导CD8+ T细胞耗竭。
主要证据
高尿酸血症小鼠模型中CD8+ T细胞耗竭和肿瘤加速生长;UA处理CD8+ T细胞后PD-1和Tim-3上调及功能下降;KSR1敲低或Tim-3敲除减轻UA诱导的耗竭并恢复抗肿瘤功能;非布司他降低UA增强化疗和过继性T细胞疗效。
研究意义
该研究确立可溶性UA作为代谢免疫检查点,提示靶向UA代谢或UA–KSR1–MAPK轴可能成为一种增强癌症免疫治疗疗效的新策略,并促使重新评估肿瘤患者的高尿酸血症管理。

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

高尿酸血症模型构建与肿瘤生长评估

验证可溶性UA在体内是否影响肿瘤进展,并评估其是否依赖T细胞。

通过高UA饮食(2% UA + 3% 氧嗪酸钾)诱导小鼠高尿酸血症,在免疫缺陷(BALB/c裸鼠)和免疫健全(C57BL/6J)小鼠中皮下接种MC38、SW48、LoVo等细胞系,监测肿瘤体积和重量;同时利用AOM/DSS诱导原位结直肠癌模型。

2

CD8+ T细胞耗竭表型鉴定

评估高UA环境下肿瘤浸润CD8+ T细胞的功能状态和耗竭标志物表达。

通过流式细胞术分析肿瘤浸润免疫细胞,检测CD8+ T细胞中IFNγ、GZMB、PD-1、Tim-3等表达;进行UMAP降维分析;并在患者样本中分析肿瘤内UA水平与CD8+ T细胞耗竭标志物的相关性。

3

UA对CD8+ T细胞的体外效应验证

验证UA是否能直接诱导CD8+ T细胞耗竭并损害其细胞毒性功能。

分离OT-1 CD8+ T细胞,在OVA肽刺激下用或不用UA(70 μg/mL)处理7天,检测IFNγ、GZMB、PD-1、Tim-3表达;进行CFSE增殖实验和体外细胞毒性实验(与MC38-OVA共培养)。

4

体内过继性T细胞转移实验

评估UA对CD8+ T细胞抗肿瘤功能的影响,并验证Tim-3在此过程中的必要性。

将UA处理或未处理的WT OT-1和Havcr2-/- OT-1 CD8+ T细胞过继转移至MC38-OVA荷瘤小鼠,监测肿瘤生长和CD8+ T细胞功能。

5

机制探索:UA结合蛋白鉴定与MAPK信号验证

阐明UA驱动CD8+ T细胞耗竭的分子机制,特别是鉴定UA的直接结合蛋白和信号通路。

通过UA偶联磁珠pull-down结合质谱鉴定候选蛋白,并结合分子对接预测kSR1为最强结合蛋白;在CD8+ T细胞和HEK293T细胞中验证UA对KSR1-MEK-ERK相互作用及MAPK磷酸化的影响。

6

JunB CUT&Tag分析

揭示UA通过KSR1-MAPK通路诱导的转录因子JunB在耗竭相关基因座位的染色质占位变化。

在CD8+ T细胞中,对Ctrl、UA、UA+shKSR1三组进行JunB CUT&Tag测序,分析JunB在Pdcd1、Havcr2等基因座的结合变化。

7

UA降低策略增强治疗敏感性

评估通过药物降低UA水平是否能增强化疗和免疫治疗的疗效。

在MC38荷瘤小鼠模型中,使用黄嘌呤氧化酶抑制剂非布司他(febuxostat)降低UA,观察其对奥沙利铂化疗、过继性T细胞治疗和免疫检查点阻断(anti-PD-1/anti-Tim-3)的增效作用。

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
RPMI-1640培养基----
DMEM培养基----
胎牛血清----
青霉素-链霉素----
胶原酶IV----
透明质酸酶----
DNA酶I----
美天旎组织解离试剂盒Miltenyi Biotec--
小鼠初始CD8α+ T细胞分离试剂盒Miltenyi Biotec--
初始CD4+ T细胞分离试剂盒Miltenyi Biotec--
抗CD3和抗CD28抗体BioLegend--
OVA肽(SIINFEKL)----
PMA/离子霉素/莫能菌素----
Zombie NIR活力染料----
固定和透化试剂盒----
BD固定液IBD Biosciences--
BD透化液IIIBD Biosciences--
ACK红细胞裂解液----
非必需氨基酸----
谷氨酰胺----
β-巯基乙醇----
嘌呤霉素----
尿酸----
氧嗪酸钾----
氧化偶氮甲烷----
葡聚糖硫酸钠----
非布司他----
奥沙利铂----
羧基荧光素二乙酸琥珀酰亚胺酯(CFSE)----
二硫苏糖醇----
胰蛋白酶----
胰凝乳蛋白酶----
N-羟基琥珀酰亚胺----
1-乙基-3-(3-二甲氨基丙基)碳二亚胺盐酸盐----
流式细胞仪Beckman CytoFLEX--
FlowJo软件FlowJo--
Vectra Polaris自动化定量病理成像系统Akoya Biosciences--
inForm软件Akoya Biosciences--
BCA蛋白定量试剂盒----
增强化学发光底物----
PVDF膜----
TRIzol试剂----
SYBR Green荧光染料----
Illumina NovaSeq 6000测序平台Illumina--
赛默飞Dionex UltiMate 3000高效液相色谱系统Thermo Fisher Scientific--
Orbitrap Fusion Lumos质谱仪Thermo Fisher Scientific--
高效液相色谱系统----
ELISA试剂盒(ABclonal)ABclonal--
LS磁分离柱Miltenyi Biotec--
autoMACS缓冲液Miltenyi Biotec--
抗生物素微珠Miltenyi Biotec--
CD44微珠Miltenyi Biotec--
Hyperactive In-Situ ChIP文库制备试剂盒Vazyme--
抗JunB抗体(克隆C37F9, #3753)Cell Signaling Technology--

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
高尿酸血症模型建立
小鼠品系、周龄、性别;高UA饮食配方(2% UA + 3% 氧嗪酸钾)及喂养时间;饮食起始时间点
阅读提示:Materials and Methods, Mouse models部分
肿瘤细胞接种
细胞系(MC38、SW48、LoVo等);接种细胞数量(10^5或10^6);接种体积(100 μL);接种部位(右胁皮下)
阅读提示:Materials and Methods, Subcutaneous tumor implantation部分
CD8+ T细胞体外培养
初始CD8+ T细胞分离方法(磁珠分选);刺激条件(抗CD3/CD28抗体或OVA肽浓度);UA处理浓度(70 μg/mL)及处理时间
阅读提示:Materials and Methods, Magnetic bead-based isolation and culture of primary naïve CD8+ T cells; 以及CFSE和cytotoxicity assay部分
过继性T细胞转移
供体小鼠基因型(WT或Havcr2-/-);OT-1 CD8+ T细胞激活方式(OVA肽体外刺激7天);转移细胞数(10^6);转移途径(瘤内或腹腔);宿主小鼠品系(CD45.1+)
阅读提示:Materials and Methods, In vivo cytotoxicity assay部分
体外细胞毒性实验
效靶比(1:1至8:1);共培养时间(8小时);检测方法(active caspase-3表达)
阅读提示:Materials and Methods, In vitro cytotoxicity assay部分
CUT&Tag实验
CD8+ T细胞处理(抗CD3/CD28刺激,UA 70 μg/mL处理5天);基因敲低(shKSR1)载体;抗体(anti-JunB);样本重复数
阅读提示:Materials and Methods, Cleavage under targets and tagmentation assay部分
非布司他联合治疗
非布司他给药剂量和途径;奥沙利铂给药剂量和途径;联合治疗时间点;评估指标(肿瘤体积、TILs分析)
阅读提示:Materials and Methods, 未见详细给药方案,请参考图7和图S7的图注;非布司他剂量和给药方式需在文中明确说明,若未说明则需核对。