肿瘤胆固醇生物合成通过阻止MTOR-TFEB介导的CD274/PD-L1溶酶体降解来削弱抗肿瘤免疫

Tumorous cholesterol biosynthesis curtails anti-tumor immunity by preventing MTOR-TFEB-mediated lysosomal degradation of CD274/PD-L1.

作者信息Huina Wang, Xiuli Yi, Di Qu, Xiangxu Wang, Hao Wang, Hengxiang Zhang, Yuqi Yang, Tianwen Gao, Weinan Guo, Chunying Li
PMID40509568
期刊Autophagy
发布时间2025-12
DOI10.1080/15548627.2025.2519066

实验完整度

包含体外细胞共培养杀伤实验、MC38小鼠肿瘤模型、CRISPR敲除、免疫组化、免疫荧光、Western blot、qRT-PCR、流式细胞术等多层级验证,并包含机制研究和临床样本分析。

主要模型

人黑色素瘤细胞系A2058和A375 小鼠结肠癌细胞系MC38 C57BL/6小鼠皮下移植瘤模型 黑色素瘤患者肿瘤组织标本

重点核对

肿瘤细胞系:A2058、A375、MC38 HMGCR抑制剂:辛伐他汀(simvastatin)、阿托伐他汀(atorvastatin) 给药剂量:辛伐他汀20 mg/kg腹腔注射,每日一次 CD8+ T细胞耗竭:抗CD8A抗体(BioXCell, BE0117)100 μg/只 共培养体系:肿瘤细胞与活化T细胞比例1:5,共培养24小时

摘要

胆固醇生物合成增强是癌症的一个标志性代谢特征,通过提供调节细胞内信号通路的中间代谢物发挥致癌作用。胆固醇生物合成的药理学阻断已被广泛证明是一种有前景的癌症治疗策略。特别是,胆固醇生物合成与巨自噬/自噬和溶酶体代谢相关,关键的自噬调节因子如MTOR的参与完全依赖于溶酶体胆固醇的运输和积累。以往的研究主要关注胆固醇生物合成在肿瘤细胞内在生物学过程中的作用,而其在肿瘤免疫逃逸中的作用以及与自噬或溶酶体代谢相关的潜在机制仍不清楚。在此,通过生物信息学分析,我们发现胆固醇生物合成与癌症中肿瘤浸润淋巴细胞评分呈负相关。抑制肿瘤细胞胆固醇生物合成导致肿瘤微环境中CD8+ T细胞的浸润和活化增加,这主要负责肿瘤生长的受损。机制上,胆固醇生物合成抑制损害了MTOR在溶酶体上的激活,从而促进TFEB的核转位和下游溶酶体生物合成,促进肿瘤细胞中CD274/PD-L1在溶酶体内的降解。最终,连接胆固醇、溶酶体和肿瘤免疫学的HMGCR-MTOR-LAMP1轴预测了黑色素瘤患者对免疫治疗的不良反应和更差的预后。这些发现揭示了肿瘤胆固醇生物合成通过调节CD274溶酶体降解的免疫调节作用。靶向胆固醇生物合成有望成为癌症的潜在治疗策略,尤其是与免疫检查点阻断联合使用时。

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
肿瘤细胞固有的胆固醇生物合成是否以及如何影响抗肿瘤免疫,特别是通过调节CD274/PD-L1的表达和降解?
核心机制
胆固醇生物合成抑制通过减少溶酶体胆固醇积累,抑制MTORC1在溶酶体上的激活,导致TFEB Ser211去磷酸化并核转位,促进溶酶体生物合成,从而介导CD274的溶酶体降解,恢复CD8+ T细胞介导的抗肿瘤免疫。
主要证据
体外共培养实验显示HMGCR抑制增强CD8+ T细胞杀伤;MC38小鼠模型中HMGCR抑制增强CD8+ T细胞浸润和活化;机制研究通过western blot、免疫荧光和共定位分析证实MTOR-TFEB通路和CD274降解;临床样本分析显示HMGCR-MTOR-LAMP1轴与免疫治疗反应相关。
研究意义
靶向胆固醇生物合成可作为增强免疫检查点阻断疗法的潜在策略,HMGCR-MTOR-LAMP1轴可作为预测免疫治疗反应和黑色素瘤患者预后的潜在生物标志物。

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

生信分析

评估胆固醇生物合成与抗肿瘤免疫的相关性

使用TCGA数据集进行GSVA和ImmuCellAI分析,以及临床组织芯片免疫组化验证。

2

体外共培养杀伤实验

评估HMGCR抑制对T细胞杀伤肿瘤细胞的影响

将活化的人T细胞(PBMC来源)与经辛伐他汀或阿托伐他汀处理的黑色素瘤细胞共培养,检测肿瘤细胞存活率和CD8+ T细胞GZMB表达。

3

体内MC38肿瘤模型

评估HMGCR抑制对肿瘤生长和CD8+ T细胞浸润的影响

C57BL/6小鼠皮下接种MC38细胞,给予辛伐他汀和/或抗CTLA4抗体,检测肿瘤生长和免疫细胞浸润。

4

机制研究

阐明胆固醇生物合成抑制调控CD274表达的分子机制

通过Western blot、qRT-PCR、免疫荧光等方法检测CD274蛋白和mRNA水平、溶酶体生物合成、MTOR和TFEB的磷酸化与定位。

5

临床样本分析

验证HMGCR-MTOR-LAMP1轴与黑色素瘤患者免疫治疗反应和预后的关系

对黑色素瘤患者肿瘤组织进行免疫荧光染色,分析HMGCR、p-MTOR、LAMP1、CD274等表达与CD8+ T细胞浸润及免疫治疗反应的相关性。

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Gibco12100046
RPMI 1640培养基Gibco11875093
胎牛血清Procell164210
青霉素-链霉素SolarbioP7630
辛伐他汀Selleck ChemicalsS1792
阿托伐他汀Selleck ChemicalsS2077
MG132Selleck ChemicalsS2619
3-甲基腺嘌呤Sigma-AldrichM9281
氯喹Sigma-AldrichC6628
胆固醇Sigma-AldrichC4951
U18666AMedChemExpressHY-107433
MHY1485MedChemExpressHY-B0795
Torin 1MedChemExpressHY-13003
干扰素γPeproTech300-02-1000
抗小鼠CTLA4抗体BioXCellBE0164
IgG同型对照抗体BioXCellBE0089
抗CD8A抗体BioXCellBE0117
Lipofectamine 3000转染试剂InvitrogenL3000001
嘌呤霉素Beyotime BiotechnologyST551
Tris-EDTA缓冲液SolarbioC1038
山羊血清SolarbioSL038
二抗CW BiotechnologyCW2069S
AEC过氧化物酶底物试剂盒SolarbioA2010
Mayer苏木素SolarbioG1080
吐温-20SolarbioT8220
DAPI封片剂Sigma-AldrichF6057
Triton X-100Beyotime BiotechnologyST1723
LysoTracker Red DND-99InvitrogenL7528
NP-40裂解缓冲液Thermo Scientific85124
磷酸酶抑制剂Roche04906845001
Ficoll分离液DakeweiDKW-KLSH-0100
EasySep人CD4+ T细胞分选试剂盒Stemcell Technologies17952
白细胞介素2Peprotech200-02
CD3/CD28 T细胞活化剂Stemcell Technologies10970
抗CD3抗体eBioscience16-0037
Zombie UV活力染料试剂盒Biolegend423107
APC抗人CD3抗体Biolegend300312
FITC抗人CD4抗体Biolegend300506
PE/Cy7抗人CD8A抗体Biolegend344712
PerCP/Cy5.5抗人CD8A抗体Biolegend344710
细胞染色缓冲液Biolegend420201
Foxp3/转录因子染色缓冲液套装Invitrogen00-5523-00
PE抗人GZMB抗体Biolegend372208
Pacific Blue抗人FOXP3抗体Biolegend320116
PE/Cyanine7抗人CTLA4抗体Biolegend349914
BD LSR Fortessa流式细胞仪BD Bioscience--
FlowJo 10.8.1软件BD Biosciences--
结晶紫Beyotime BiotechnologyC0121
小鼠肿瘤解离试剂盒Miltenyi Biotec130-096-730
gentleMACS Octo组织解离仪(带加热器)Miltenyi Biotec130-096-427
70微米细胞筛网Miltenyi Biotec130-098-462
细胞活化混合物Biolegend423304
Pacific Blue抗小鼠PTPRC/CD45抗体Biolegend103126
APC抗小鼠CD3抗体Biolegend100236
PerCP抗小鼠CD8A抗体Biolegend100732
PE抗小鼠CD4抗体Biolegend100408
PE抗小鼠GZMB抗体Biolegend372208
FITC抗小鼠PDCD1抗体Biolegend135214
BV650抗小鼠IL10抗体Biolegend505039
PerCP/Cy5.5抗小鼠CTLA4抗体Biolegend106315
AF647抗小鼠FOXP3抗体Biolegend320014
RNAiso PlusTakara9109
Multiskan FC酶标仪Thermo Fisher Scientific--
PrimeScript RT Master mix试剂盒TakaraRR036A
SYBR Premix Ex Taq II试剂盒TakaraRR820A
Bio-Rad彩色实时PCR检测系统Bio-RadiQTM5
RIPA裂解缓冲液Beyotime BiotechnologyP0013B
BCA蛋白定量试剂盒Beyotime BiotechnologyP0012
SDS-PAGE凝胶电泳Beyotime BiotechnologyP0012A
PVDF膜MilliporeIPVH00010
HRP标记二抗Jackson ImmunoResearch111-035-003;
Western ECL底物Thermo Fischer Scientific35055A
Bio-Rad ChemiDoc XRS+凝胶成像系统Bio-Rad--
APC偶联抗人CD274抗体Biolegend32978
菲律宾IIICaymanCay70440-500
重组人PDCD1-FC嵌合蛋白R&D Systems1086-PD-050
山羊抗人IgG Alexa Fluor 488荧光二抗Thermo Fisher ScientificA-11013

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
细胞培养
细胞系来源:A2058 (CRL-11147), A375 (CRL-1619) 来自ATCC;MC38来自中国科学院细胞库。培养基:DMEM (Gibco 12100046) 或RPMI 1640 (Gibco 11875093),添加10% FBS (Procell 164210)和1%青霉素-链霉素 (Solarbio P7630)。
阅读提示:Materials and methods, Cell culture and reagents
药物处理
辛伐他汀和阿托伐他汀浓度(文中未明确给出具体浓度,需参考图例),处理时间24小时。其它抑制剂:MG132, 氯喹, MHY1485, Torin1, U18666A的浓度和时间需参考上下文。
阅读提示:Materials and methods, Cell culture and reagents; Figure legends 3B, 4C, 6B, 6C, S6B
T细胞杀伤实验
共培养比例(1:5),共培养时间(24小时),IL2浓度(1000 U/mL),抗CD3抗体浓度(100 ng/mL),T细胞活化条件(CD3/CD28激活剂刺激5天)。
阅读提示:Materials and methods, T cell-mediated tumor cell killing assay
动物模型
小鼠品系(C57BL/6),性别(雌性),年龄(6周),接种细胞数(MC38: 5×10^5),给药方案(辛伐他汀20 mg/kg每日腹腔注射,抗CTLA4抗体100 μg/只每3天),肿瘤测量方法(每3天)。
阅读提示:Materials and methods, Mice and tumor models
CD8+ T细胞耗竭
抗CD8A抗体(BioXCell, BE0117)用量(100 μg/只),注射时间(肿瘤种植前2天开始,其后每周两次)。
阅读提示:Materials and methods, Mice and tumor models
流式分析
抗体克隆号和稀释度,死细胞排除(Zombie UV染料),固定/透化方法(Foxp3/转录因子缓冲液套装)。
阅读提示:Materials and methods, Flow cytometry analysis of TILs; Table 1
Western blot
一抗目录号和稀释比例(见表1),二抗来源,蛋白提取方法,ECL底物。
阅读提示:Materials and methods, Protein preparation and western blotting
临床样本分析
患者队列:26例黑色素瘤患者,接受抗PDCD1治疗,应答评估基于RECIST标准。免疫荧光染色和相关性分析方法。
阅读提示:Materials and methods, Clinical tissue samples; Results, section "The activation..."; Figure 7