癌癥通過逃避免疫系統(tǒng)而“猖狂”，搞清楚各種免疫逃避策略是癌癥免疫療法的關(guān)鍵叨橱。哎典蜕！線粒體轉(zhuǎn)移断盛，就是其中一種！But愉舔！見招拆招钢猛，一起來看看到底咋回事兒~
01
腫瘤與免疫
免疫細(xì)胞與癌細(xì)胞就像是兩軍對(duì)戰(zhàn)，抗?fàn)幰丫谩?b>癌細(xì)胞相當(dāng)“狡猾”轩缤！不斷通過免疫檢查點(diǎn)分子逃避 T 細(xì)胞介導(dǎo)的腫瘤免疫命迈。比如，癌細(xì)胞會(huì)高表達(dá) PD-L1火的，可與 T 細(xì)胞表面的 PD-1 結(jié)合壶愤，“蒙蔽”T 細(xì)胞，使 T 細(xì)胞誤以為是同類馏鹤，從而實(shí)現(xiàn)免疫逃逸征椒。此外，癌細(xì)胞會(huì)促使一些免疫細(xì)胞表達(dá)更多的 CTLA-4 受體湃累，這種蛋白會(huì)傳遞“剎車”指令勃救，抑制 T 細(xì)胞對(duì)自己的殺傷作用。
圖 1. CTLA-4 和 PD-1 的圖示[1]治力。
于是蒙秒，見招拆招！科研家們開發(fā)了多種腫瘤免疫療法宵统，如免疫檢查點(diǎn)阻斷?(Immune checkpoint blockade, ICB)晕讲，使用抗 CTLA-4 或抗 PD-1 抗體阻斷 CTLA-4 和 PD-1 的結(jié)合，抑制 T 細(xì)胞中的這些抑制信號(hào)榜田，從而改善腫瘤細(xì)胞的根除益兄。
然而，癌細(xì)胞為了"活命"也是花樣百出箭券。這不，Tanmoy?Saha 等人首次研究了癌細(xì)胞和免疫細(xì)胞之間的線粒體運(yùn)輸疑枯，發(fā)現(xiàn)癌細(xì)胞可以通過納米管介導(dǎo)“偷走”免疫細(xì)胞線粒體辩块，癌細(xì)胞不僅獲得了代謝功能，而且在此過程中也嚴(yán)重地使免疫細(xì)胞喪失功能[2]荆永。
02
癌細(xì)胞“偷走”線粒體
癌細(xì)胞伸出"魔爪"—納米管
研究人員設(shè)計(jì)了一個(gè)簡(jiǎn)單的實(shí)驗(yàn)废亭，將不同的鼠/人類乳腺癌細(xì)胞與效應(yīng)免疫細(xì)胞?(如自然殺傷 T 細(xì)胞 (NKT) 或 CD3+ /CD8+?T 細(xì)胞)共培養(yǎng)，并使用場(chǎng)發(fā)射掃描電子顯微鏡?(FESEM)?檢查共培養(yǎng)中的細(xì)胞間相互作用具钥。有趣的是豆村，F(xiàn)ESEM 圖像分析顯示癌細(xì)胞和免疫細(xì)胞通過納米級(jí)管狀結(jié)構(gòu)進(jìn)行物理連接?(圖 1a-d)。在某些情況下骂删，發(fā)現(xiàn)來自癌細(xì)胞的單個(gè)納米管與幾個(gè)免疫細(xì)胞串聯(lián)連接并與免疫細(xì)胞膜形成多個(gè)接觸?(圖 1d)掌动。
圖 2. 癌細(xì)胞和效應(yīng)免疫細(xì)胞通過物理納米管連接[2]四啰。
a-b. FESEM 圖像顯示乳腺癌細(xì)胞和免疫細(xì)胞之間的納米管 (紅色箭頭)。CD8+?/CD3+?T 細(xì)胞被添加到 MDA-MB-231 (a) 或 4T1 細(xì)胞 (b) 中粗恢。在 a 中柑晒，納米管似乎在 T 細(xì)胞周圍分支。c. 左圖：FESEM 圖像顯示免疫金標(biāo)記的 CD8+?T 細(xì)胞和 4T1 癌細(xì)胞之間的納米管 (紅色箭頭)眷射。右圖：在更高放大倍數(shù)下匙赞，可以在 T 細(xì)胞表面看到金納米粒子 (直徑，10 nm)(藍(lán)色箭頭)妖碉。d. 左圖：FESEM 圖像顯示單個(gè)納米管可以將癌細(xì)胞 (4T1) 與多個(gè) T 細(xì)胞 (黃色箭頭) 連接起來涌庭。中間：放大視圖顯示納米管與免疫細(xì)胞之間的相互作用。右圖：黃色箭頭表示納米管與免疫細(xì)胞融合的芽體欧宜。
此外坐榆，在某些情況下，納米管會(huì)聚集形成更厚的納米管鱼鸠∶退可不要小瞧了這個(gè)納米管，它可是能做不少“壞事兒”蚀狰。很快愉昆，研究人員發(fā)現(xiàn)，納米管介導(dǎo)免疫細(xì)胞和癌細(xì)胞之間的線粒體轉(zhuǎn)移麻蹋。
?納米管狀結(jié)構(gòu)
納米管狀結(jié)構(gòu)除了參與免疫細(xì)胞之間的細(xì)胞間通訊外跛溉，也能介導(dǎo) HIV 病毒在 T 細(xì)胞之間的轉(zhuǎn)移、朊病毒在神經(jīng)元之間的轉(zhuǎn)移扮授，賦予癌細(xì)胞生存優(yōu)勢(shì)和轉(zhuǎn)移芳室。納米管還能進(jìn)行細(xì)胞間細(xì)胞器運(yùn)輸，比如上皮細(xì)胞之間線粒體的轉(zhuǎn)移刹勃。
納米管："偷走"T 細(xì)胞線粒體
首先堪侯，研究人員使用 MitoTracker Green?(一種綠色熒光探針)?標(biāo)記了自然殺傷 T 細(xì)胞?(NKT)?中的線粒體。其次荔仁，清洗免疫細(xì)胞以去除任何未結(jié)合的染料伍宦。然后，將該免疫細(xì)胞添加到轉(zhuǎn)移性乳腺癌細(xì)胞培養(yǎng)物中乏梁。
該細(xì)胞一開始沒有任何標(biāo)記的線粒體次洼。然而，在共培養(yǎng)后 16 h遇骑，觀察到癌細(xì)胞中出現(xiàn)大量點(diǎn)狀綠色熒光?(圖 2)卖毁，這與線粒體從免疫細(xì)胞轉(zhuǎn)移到癌細(xì)胞一致。使用鬼筆環(huán)肽紅染色納米管中的 F-肌動(dòng)蛋白落萎，可觀察到 MitoTracker 標(biāo)記的線粒體在納米管內(nèi)共定位?(圖 2)亥啦，支持通過納米管進(jìn)行線粒體運(yùn)輸炭剪。
圖 3. MitoTracker-Green 標(biāo)記的線粒體從免疫細(xì)胞轉(zhuǎn)移到癌細(xì)胞[2]。
頂部：代表性共聚焦圖像顯示連接 NKT 和 4T1 細(xì)胞的納米管禁悠。在與癌細(xì)胞 (4T1) 共培養(yǎng)之前念祭，NKT 細(xì)胞 (DN32.D3) 中的線粒體用 MitoTracker Green (綠色) 染料標(biāo)記。Rhodamine phalloidin (羅丹明鬼筆環(huán)肽) (紅色) 用于標(biāo)記所有細(xì)胞中的肌動(dòng)蛋白絲碍侦。癌細(xì)胞中綠色信號(hào) (合并圖像中顯示為黃色) 的存在代表 MitoTracker-Green 標(biāo)記的線粒體從免疫細(xì)胞轉(zhuǎn)移到癌細(xì)胞粱坤。底部：納米管中肌動(dòng)蛋白的 MitoTracker 定位 (黃色箭頭)。
此外瓷产，測(cè)試了線粒體轉(zhuǎn)移的方向性站玄，結(jié)果表明，線粒體的運(yùn)輸主要是單向的——從免疫細(xì)胞到癌細(xì)胞濒旦。
免疫細(xì)胞：災(zāi)難株旷！要無法呼吸了
接下來，研究人員通過代謝分析研究了線粒體轉(zhuǎn)移對(duì)癌細(xì)胞和免疫細(xì)胞的影響尔邓。在免疫細(xì)胞中觀察到呼吸能力顯著降低晾剖，相反，癌細(xì)胞表現(xiàn)出更高的呼吸能力梯嗽。此外齿尽，觀察到共培養(yǎng)試驗(yàn)中免疫細(xì)胞數(shù)量在 16 h 內(nèi)顯著減少，癌細(xì)胞則表現(xiàn)出明顯更高的生長(zhǎng)灯节。
作者進(jìn)一步通過敲低參與納米管形成?(Sec3 和 Sec5)?和線粒體運(yùn)輸?(Mirol)?的蛋白質(zhì)循头，清楚地建立了線粒體轉(zhuǎn)移是由納米管介導(dǎo)機(jī)制驅(qū)動(dòng)的。于是炎疆，選用了一種已經(jīng)被描述的納米管形成抑制劑卡骂，L-778123?(可在非細(xì)胞毒性濃度下有效抑制納米管的形成)。同時(shí)形入，Saha 等人將抗 PD1 抗體與 L-778123 結(jié)合全跨，在乳腺癌小鼠模型中進(jìn)行試驗(yàn)。結(jié)果發(fā)現(xiàn)亿遂，與 PD1 單獨(dú)治療相比螟蒸，L-778123 聯(lián)合 PD1 阻斷顯著增加了腫瘤內(nèi) T 細(xì)胞的活化和浸潤(rùn)，導(dǎo)致腫瘤進(jìn)展延遲崩掘，動(dòng)物存活時(shí)間延長(zhǎng)?(圖 3b)。
圖 4.線粒體劫持的藥物阻斷可提高 T 細(xì)胞抗腫瘤免疫[3]少办。
a. 癌細(xì)胞納米管介導(dǎo)的 T 細(xì)胞線粒體劫持 (藍(lán)色) 增強(qiáng)了癌細(xì)胞代謝苞慢，同時(shí)損害了T細(xì)胞活化 (即 CD69)、增殖和效應(yīng)物功能英妓，從而限制了癌癥免疫治療的療效 (αPD1)挽放。
b. L-778123 抑制納米管形成绍赛，可防止線粒體“盜竊”，從而增強(qiáng)免疫檢查點(diǎn)抑制劑引發(fā)的抗腫瘤 T 細(xì)胞免疫反應(yīng)辑畦。
03
T 細(xì)胞“充電”吗蚌！
線粒體的丟失和功能障礙導(dǎo)致 T 細(xì)胞衰竭，這使 T 細(xì)胞免疫療法成功的主要障礙纯出。不過蚯妇，近期，研究人員發(fā)現(xiàn)暂筝，骨髓基質(zhì)細(xì)胞?(BMSC)?與 T 細(xì)胞也可建立納米管連接箩言，并利用其將基質(zhì)細(xì)胞線粒體移植到 CD8+?T 細(xì)胞中，變身“超強(qiáng) T 細(xì)胞”焕襟！
免疫細(xì)胞：納米管陨收，我也可以！
相似地鸵赖，研究人員對(duì)人類/小鼠 BMSC 和物種匹配的 CD8+?T 細(xì)胞進(jìn)行了共培養(yǎng)研究务漩。24 h 后固定細(xì)胞并使用場(chǎng)發(fā)射掃描電子顯微鏡?(FESEM)?檢查，發(fā)現(xiàn)復(fù)雜的納米管結(jié)構(gòu)在人類/小鼠 BMSC 和 CD8+?T 細(xì)胞中存在物理連接?(圖 4)它褪。
圖 5. FESEM 圖像顯示人類 (a 和 b) 和小鼠 (c 和 d) 共培養(yǎng)物中 BMSCs 和 CD8+T 細(xì)胞之間的納米管 (黃色箭頭)[4]饵骨。
圖像顯示細(xì) (a)、粗 (b) 和分支 (B1) 納米管列赎。
從 BMSC 運(yùn)輸線粒體到 CD8+?T 細(xì)胞
為了確定線粒體是否確實(shí)在納米管內(nèi)從 BMSC 運(yùn)輸?shù)?CD8+?T 細(xì)胞宏悦，作者使用 dsRed?(紅色熒光蛋白)?標(biāo)記 BMSC 的線粒體亞基蛋白?(COX8A)(稱為 Mito-dsRed)，并使用共聚焦顯微鏡觀察 BMSC 與 CD8+?T 細(xì)胞的共培養(yǎng)包吝。共培養(yǎng) 24 h 后饼煞，觀察到部分人類和小鼠的 CD8+?T 細(xì)胞中均獲得了 dsRed 紅色熒光信號(hào)(圖 5)。表明納米管內(nèi)部出現(xiàn)線粒體轉(zhuǎn)移?(紅色箭頭)诗越。
圖 6. 細(xì)胞間納米管介導(dǎo)線粒體從 BMSC 運(yùn)輸?shù)?CD8+?T 細(xì)胞[4]砖瞧。
同時(shí)，使用 Phalloidin Green?(鬼筆環(huán)肽嚷狞，綠色熒光)?和 DAPI 染色块促。納米管內(nèi) DAPI 和 dsRed 信號(hào)的共定位?(圖 5a)?表明完整的線粒體從 BMSCs 運(yùn)輸?shù)?CD8+?T 細(xì)胞。
也就是說床未，癌細(xì)胞雖然可通過納米管“偷走”T細(xì)胞的線粒體竭翠，但免疫細(xì)胞也為自己開辟了一條“充電通道”：通過納米管介導(dǎo)小鼠和人類細(xì)胞中線粒體從 BMSC 到 CD8+?T 細(xì)胞的細(xì)胞間運(yùn)輸。
T 細(xì)胞："變身"超強(qiáng) T 細(xì)胞
線粒體的一項(xiàng)關(guān)鍵任務(wù)是產(chǎn)生能量薇搁，主要通過有氧呼吸斋扰。研究人員進(jìn)一步評(píng)估了供體線粒體對(duì) CD8+?T 細(xì)胞呼吸的影響。發(fā)現(xiàn) BMSC 線粒體移植增強(qiáng)了 CD8+?T 細(xì)胞代謝適應(yīng)性，表現(xiàn)出明顯更高的基礎(chǔ)呼吸和備用呼吸能力(SCR)传货。
此外屎鳍，線粒體轉(zhuǎn)移增強(qiáng) CD8+?T 細(xì)胞對(duì)實(shí)體腫瘤的抗腫瘤免疫力。轉(zhuǎn)移的線粒體賦予了更強(qiáng)的細(xì)胞植入和擴(kuò)增问裕，能有效地浸潤(rùn)腫瘤逮壁，介導(dǎo)更強(qiáng)勁的腫瘤消退，顯著延長(zhǎng)了小鼠的生存期粮宛。同時(shí)賦予了 T 細(xì)胞對(duì)衰竭的抵抗力窥淆，并促進(jìn)了向強(qiáng)效的細(xì)胞毒性效應(yīng)細(xì)胞的分化。
圖 7. 細(xì)胞間納米管介導(dǎo)的線粒體轉(zhuǎn)移增強(qiáng) T 細(xì)胞代謝適應(yīng)性和抗腫瘤功效[4]窟勃。?
更重要的是祖乳！線粒體轉(zhuǎn)移帶來的優(yōu)勢(shì)能夠長(zhǎng)期維持并跨越連續(xù)分裂。也就是說秉氧，這些“超強(qiáng) T 細(xì)胞”獲得的線粒體可以重復(fù)分裂傳遞給子細(xì)胞眷昆。在轉(zhuǎn)移過程發(fā)生 1 個(gè)月后，“超強(qiáng) T 細(xì)胞”仍然擁有更多的線粒體汁咏。
04
小結(jié)
癌細(xì)胞與免疫細(xì)胞之間的“對(duì)決”始終沒有結(jié)束亚斋，腫瘤免疫治療仍有許多待開發(fā)之處，納米管介導(dǎo)的線粒體轉(zhuǎn)移也再次證明了線粒體的重要作用攘滩。希望這兩篇高分文獻(xiàn)能夠給大家?guī)硇碌膯l(fā)~
產(chǎn)品推薦
Pembrolizumab (HY-P9902)（詳情：https://www.medchemexpress.cn/Lambrolizumab.html）
Pembrolizumab (MK-3475) 是一種人源化 IgG4 抗體帅刊，為 PD-1 的抑制劑，用于癌癥免疫的研究漂问。
Nivolumab (HY-P9903)（詳情：https://www.medchemexpress.cn/Anti-PD-1_Neutralizing_Antibody_2.html）
Nivolumab 是一種 PD-1 人源類 IgG4 抗體類抑制劑赖瞒，用于晚期（轉(zhuǎn)移性）非小細(xì)胞肺癌的研究。
MitoTracker Green FM (HY-135056)?（詳情：https://www.medchemexpress.cn/mitotracker-green-fm.html）
Mito-Tracker Green 是一種綠色熒光染料蚤假，可以選擇性地積聚在線粒體基質(zhì)中栏饮。MitoTracker Green FM 通過與半胱氨酸殘基的游離硫醇基反應(yīng)共價(jià)結(jié)合線粒體蛋白，從而可以不依賴膜電位即對(duì)線粒體膜電位進(jìn)行染色磷仰。激發(fā)/發(fā)射波長(zhǎng) 490/523 nm袍嬉。
Rhodamine phalloidin (HY-K0903)（詳情：https://www.medchemexpress.cn/inhibitor-kit/rhodamine-phalloidin.html）
MCE 羅丹明標(biāo)記鬼筆環(huán)肽是一種高親和的 F-肌動(dòng)蛋白探針，與橙色染料四甲基羅丹明 (TRITC) 偶聯(lián)灶平。
L-778123 (HY-16273)（詳情：https://www.medchemexpress.cn/l-778123.html）
L-778123 是 FPTase 和 GGPTase-I 雙重抑制劑, IC50值分別為 2 nM 和 98 nM伺通。
dsRed (HY-P703068)（詳情：https://www.medchemexpress.cn/recombinant-proteins/rfp-protein-other-his.html）
dsRed; RFP 蛋白, other (His); 是重組的 RFP 蛋白，由E. coli表達(dá)逢享，帶有 His 標(biāo)簽罐监。
DAPI dihydrochloride (HY-D0814)（詳情：https://www.medchemexpress.cn/DAPI_dihydrochloride.html）
DAPI dihydrochloride 是一種 DAPI 染料。DAPI 是一種能夠與 DNA 強(qiáng)力結(jié)合的熒光染料瞒爬。DAPI 結(jié)合雙鏈 DNA 小溝的 A/T 堿基對(duì)芙代，使熒光強(qiáng)度放大約 20 倍轻掩。通過觀測(cè)熒光強(qiáng)度，可以對(duì) DNA 定量。DAPI 還可以透過完整的細(xì)胞膜敷矫，常被用于活細(xì)胞和固定細(xì)胞的染色。
參考詳情：
[1] Wang DR, et al. Therapeutic targets and biomarkers of tumor immunotherapy: response versus non-response. Signal Transduct Target Ther. 2022 Sep 19;7(1):331.
[2] Saha T, et al. Intercellular nanotubes mediate mitochondrial trafficking between cancer and immune cells. Nat Nanotechnol. 2022 Jan;17(1):98-106.
[3] Baldwin JG, et al. Cancer cells hijack T-cell mitochondria. Nat Nanotechnol. 2022 Jan;17(1):3-4.
[4] Baldwin JG, et al. Intercellular nanotube-mediated mitochondrial transfer enhances T cell metabolic fitness and antitumor efficacy. Cell. 2024 Nov 14;187(23):6614-6630.e21.
?
