腫瘤微環(huán)境(tumor microenvirment,TME)是指腫瘤細(xì)胞生存與擴(kuò)散所處的內(nèi)部環(huán)境，TME不僅包含腫瘤細(xì)胞本身、各種信號分子及細(xì)胞外基質(zhì)，還包括與腫瘤細(xì)胞密切相關(guān)的免疫細(xì)胞、成纖維細(xì)胞和骨髓源性炎性細(xì)胞等。近年來，以免疫檢查點(diǎn)阻斷(immune checkpoint blockade,ICB)為代表腫瘤免疫療法因其相對較小的副作用、較高的特異性及抑制復(fù)發(fā)等優(yōu)點(diǎn)，成為腫瘤治療與藥物開發(fā)的新熱點(diǎn)，相關(guān)基礎(chǔ)和臨床研究方興未艾，突破性成果不斷涌現(xiàn)。然而，超過一半的腫瘤患者經(jīng)ICB治療后病程無明顯改善，解析影響ICB有效性的制約因素，并以此研發(fā)新的ICB治療策略仍迫在眉睫。

　　程序性細(xì)胞死亡受體1(programmed cell death-1, PD-1)阻斷是ICB腫瘤免疫療法中最有代表性的治療策略之一。正常生理狀態(tài)下，PD-1與其配體PD-L1結(jié)合后能夠通過下游信號抑制T細(xì)胞過度活化攻擊正常細(xì)胞;但腫瘤細(xì)胞表面PD-L1表達(dá)異常上調(diào)，通過過度激活PD-1/PD-L1信號誘導(dǎo)T細(xì)胞耗竭，使腫瘤細(xì)胞發(fā)生免疫逃逸，導(dǎo)致腫瘤發(fā)展，患者病情惡化。而PD-1/PD-L1阻斷療法通過抑制PD-1/PD-L1信號而重新激活了腫瘤免疫微環(huán)境中的耗竭T細(xì)胞，恢復(fù)其對腫瘤細(xì)胞的殺傷功能，提高抗腫瘤免疫活性。包括CD8+T細(xì)胞在內(nèi)的效應(yīng)T細(xì)胞是執(zhí)行抗腫瘤免疫功能的主力，而調(diào)節(jié)性T(Treg)細(xì)胞能夠通過控制免疫系統(tǒng)的異常激活而維持免疫穩(wěn)態(tài)，腫瘤免疫微環(huán)境中Treg細(xì)胞會(huì)抑制效應(yīng)T細(xì)胞的功能，甚至抑制其抗腫瘤活性。因此，TME中CD8+T細(xì)胞和Treg細(xì)胞間的平衡對腫瘤免疫療法的有效性至關(guān)重要。

　　近日，日本國立癌癥研究中心Hiroyoshi Nishikawa教授領(lǐng)銜在Cancer Cell雜志發(fā)表了題為Lactic acid promotes PD-1 expression in regulatory T cells in highly glycolytic tumor microenvironments的研究長文，通過從代謝角度研究TME中表達(dá)PD-1的效應(yīng)T細(xì)胞和Treg細(xì)胞間穩(wěn)態(tài)平衡的影響因素，發(fā)現(xiàn)乳酸能夠作為Treg細(xì)胞的代謝檢查點(diǎn)并控制TME中的免疫反應(yīng)，影響PD-1阻斷的效率。

　　首先，作者研究了TME中Treg細(xì)胞影響PD-1表達(dá)的因素。根據(jù)FOXP3和CD45RA的表達(dá)水平，作者將Treg細(xì)胞分為兩類，即初始Treg細(xì)胞(CD45RA+CD25lowFOXP3lowCD4+)和效應(yīng)調(diào)節(jié)性eTreg細(xì)胞(CD45RA–CD25highFOXP3highCD4+)，而根據(jù)PD-1表達(dá)又將eTreg細(xì)胞分為PD-1higheTreg細(xì)胞和PD-1loweTreg細(xì)胞。不同腫瘤樣本的RNA-seq分析發(fā)現(xiàn)PD-1higheTreg細(xì)胞中與糖酵解有關(guān)的基因及MYC靶基因表達(dá)上調(diào)，進(jìn)一步驗(yàn)證后發(fā)現(xiàn)TME中腫瘤細(xì)胞的糖酵解活性與eTreg細(xì)胞中PD-1的表達(dá)存在正相關(guān)性。CD4+T細(xì)胞與CD8+T細(xì)胞比例是機(jī)體免疫狀態(tài)的重要指標(biāo)，而TME內(nèi)CD8+T細(xì)胞PD-1的表達(dá)水平與CD4+eTreg細(xì)胞相比顯著降低。

　　接下來，作者探究了eTreg細(xì)胞PD-1表達(dá)顯著高于CD8+T細(xì)胞的調(diào)控機(jī)制。腫瘤細(xì)胞糖酵解的終產(chǎn)物為乳酸，而對腫瘤樣本RNA-seq的富集分析發(fā)現(xiàn)PD-1+eTreg細(xì)胞中乳酸轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白MCT1及其互作蛋白CD147表達(dá)異常上升，對ChIP-seq數(shù)據(jù)分析后發(fā)現(xiàn)FOXP3能夠促進(jìn)eTreg細(xì)胞中MCT1和CD147的表達(dá)。對eTreg細(xì)胞中乳酸與PD-1表達(dá)的關(guān)聯(lián)性進(jìn)行探究后，作者發(fā)現(xiàn)低葡萄糖狀態(tài)下，乳酸能夠誘導(dǎo)eTreg細(xì)胞PD-1的表達(dá)，并能促進(jìn)eTreg細(xì)胞的增殖且抑制其凋亡，但乳酸對CD8+T細(xì)胞PD-1表達(dá)和增殖活性的調(diào)控與eTreg細(xì)胞相反。低葡萄糖高乳酸環(huán)境中，eTreg細(xì)胞內(nèi)FOXP3的表達(dá)能夠上調(diào)MCT1水平，繼而促進(jìn)乳酸的攝取，但乳酸對CD8+ T細(xì)胞不存在類似的誘導(dǎo)機(jī)制。

　　隨后，作者發(fā)現(xiàn)PD-1阻斷可以在低葡萄糖高乳酸環(huán)境下增強(qiáng)eTreg細(xì)胞的活性，導(dǎo)致對CD8+T細(xì)胞效應(yīng)功能的抑制更強(qiáng)，表明乳酸富集誘導(dǎo)的eTreg細(xì)胞PD-1上調(diào)與PD-1阻斷治療失敗間存在直接聯(lián)系。PD-1higheTreg細(xì)胞中MYC基因表達(dá)上調(diào)，而在過表達(dá)MYC的腫瘤細(xì)胞系中，糖酵解水平及乳酸生成量上升。過表達(dá)MYC的腫瘤組織中CD8+T細(xì)胞數(shù)量及其表達(dá)的PD-1水平下降，但MYC過表達(dá)腫瘤組織中乳酸過量產(chǎn)生會(huì)特異性誘導(dǎo)eTreg細(xì)胞PD-1的表達(dá)，導(dǎo)致PD-1阻斷中Treg細(xì)胞的免疫抑制性增強(qiáng)，誘導(dǎo)PD-1治療中耐藥性的產(chǎn)生。另一方面，抑制腫瘤細(xì)胞中乳酸脫氫酶A(LDHA)的表達(dá)或抑制TME中Treg細(xì)胞MCT1的表達(dá)會(huì)導(dǎo)致乳酸生成減少，進(jìn)而使CD8+T細(xì)胞PD-1表達(dá)上升，eTreg細(xì)胞PD-1表達(dá)下調(diào)。抑制LDHA還會(huì)降低Treg細(xì)胞的免疫抑制功能，從而使PD-1阻斷療法的效率提高。對肝內(nèi)腫瘤樣本的體內(nèi)實(shí)驗(yàn)也發(fā)現(xiàn)抑制腫瘤細(xì)胞或Treg細(xì)胞的乳酸代謝可以提高PD-1阻斷療法的效率。對多種類型腫瘤患者的隊(duì)列分析發(fā)現(xiàn)腫瘤組織LDHA或MYC表達(dá)水平與無病進(jìn)展生存期(Progression-Free Survival，PFS)長度呈負(fù)相關(guān)，通過糖酵解及乳酸代謝基因的表達(dá)可以預(yù)測臨床腫瘤患者PD-1阻斷療法的有效性。

　　綜上所述，本研究發(fā)現(xiàn)與效應(yīng)T細(xì)胞相比，Treg細(xì)胞能夠利用MCT1在糖酵解水平異常升高的腫瘤微環(huán)境中高效攝取乳酸，促進(jìn)NFAT1入核并誘導(dǎo)Treg細(xì)胞表達(dá)PD-1，而效應(yīng)T細(xì)胞PD-1的表達(dá)被抑制，導(dǎo)致了PD-1免疫阻斷療法的失效。本研究揭示了乳酸代謝影響腫瘤免疫微環(huán)境的新方式，為以乳酸代謝(如MCT1、LDHA)為靶標(biāo)研發(fā)新的腫瘤免疫治療策略提供了新的思路。

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