胆固醇是细胞膜的主要成分之一，为所有哺乳动物细胞所必需。胆固醇代谢主要受两个关键转录因子的调控，SREBP2和LXR。SREBP2转录胆固醇生物合成和摄取基因以上调细胞胆固醇水平，而LXR转录胆固醇外排和抑制的基因以下调细胞胆固醇水平。胆固醇代谢异常可能会引发多种类型的疾病发生，如癌症，感染， 自身免疫，炎症如动脉粥样硬化和过敏等。
 

 

自CAR-T细胞疗法诞生以来，已有大量临床试验用于治疗癌症以及自身免疫疾病。针对血液瘤病例细胞疗法表现优异，但实体瘤临床试验结果仍亟待优化。实体瘤疗效不佳的原因复杂，其中肿瘤微环境（TME）的免疫抑制是一大重要因素。除了癌细胞，TME还富含各种淋巴细胞（TIL）、髓系抑制细胞（MDSC）和肿瘤相关巨噬细胞（TAM）。TME中免疫细胞的胆固醇如何代谢，以及对抗肿瘤功能的影响目前仍属未知。癌细胞通常主动参与SREBP2信号传导，通过上调胆固醇的合成和摄取来促进肿瘤细胞繁殖扩增，因此抑制胆固醇获取有可能成为一种有效的抑癌方法 。2023年7月，中科院分子细胞科学卓越创新中心许琛琦组与武汉大学生科院宋保亮组合作，在Cancer Cell杂志发表了研究论文“Exhaustion-associated cholesterol deficiency dampens the cytotoxic arm of antitumor immunity”，揭示了TME胆固醇缺乏对TIL细胞的抗肿瘤活性影响机制。
 

图1. 肿瘤微环境中胆固醇代谢分布图谱

研究团队从TME中胆固醇的分布水平切入，通过流式细胞术表征TME的胆固醇图谱（图1），发现肿瘤内胆固醇的不均匀分布：TILs表现有胆固醇缺乏，而MDSC和肿瘤细胞则具有丰富的胆固醇含量。相比于CD4+ T细胞，CD8+ T细胞具有更高水平的胆固醇，作者通过敲除Scap（SREBP2活化蛋白）构建胆固醇缺陷小鼠，证实胆固醇的缺乏可导致TILs细胞功能显著下降，且CD8+ T显示出比CD4+ T细胞对胆固醇缺乏更敏感（图2）。同时研究者在胆固醇缺乏的T细胞中发现存在自噬体积累，且很难与溶酶体融合。积累的自噬体可以活化caspase蛋白触发凋亡途径。
 

图2. 抑制TME CD8+ T细胞胆固醇摄取可降低CD8+ T增殖与存活率

接着研究团队使用CAR-T细胞浸润肿瘤，发现T细胞很快进入耗竭状态，胆固醇水平大幅减少，通路分析发现原因是SREBP2信号下调和LXR信号上调（图3 B/C）。由肿瘤细胞分泌的氧甾醇（如27-HC）可显著抑制SREBP2并激活受体LXR，下调缺氧反应/糖酵解和mTORC1活性，诱发T细胞胆固醇缺乏。当敲除CAR-T细胞中LXRβ亚型后，T细胞耗竭与功能障碍状态解除，表现出更好的实体肿瘤杀伤效果（图3 K/L）。
 

图3. 胆固醇代谢变化调控途径（B/C），与恢复胆固醇代谢水平后的T细胞抗肿瘤活性变化（K/L）

【光谱流式助力TME胆固醇图谱表征】
在文章关键的胆固醇图谱研究中，研究团队使用了Sony ID7000全光谱流式分析仪配合多色免疫标记，精确检测了TME中各细胞亚群的胞膜胆固醇、总胆固醇以及脂类摄取的代谢图谱，发现了胆固醇分布的核心差异在于免疫细胞的胆固醇缺乏环境，特别是CD8+ T细胞受胆固醇缺乏导致细胞快速进入耗竭状态，丧失增殖活性和抗肿瘤能力。
 

 

Sony作为全光谱流式分析技术的开创者，于2019年推出旗舰型全光谱流式分析仪ID7000，搭配了7根激光器和184个荧光PMT检测阵列，通过高精度光栅分光系统，实现了多色样本的全光谱信息检测，还原真实的生物学多色信息，为研究者提供了至少44c+的超多色检测和稀有亚群的探索平台，助力生物医学研究的前沿发展和机制突破。

Reference:

Yan et al., 2023, Cancer Cell 41, 1276–1293. https://doi.org/10.1016/j.ccell.2023.04.016