Cellular & Molecular Immunology：Dipayan Rudra/Sin-Hyeog Im合作揭示Glut3对调节性T细胞的影响或开启癌症治疗新篇章

• Glut3通过增强细胞因子O-GlcNAcylation，塑造肿瘤浸润性调节性T细胞（TIL-Tregs）的特异性转录特征，影响肿瘤免疫耐受。

• Glut3的缺失不影响稳态免疫但抑制肿瘤生长。

• NF-κB亚基c-Rel通过Glut3依赖的O-GlcNAcylation在功能上协调肿瘤部位调节性T细胞（Tregs）中的基因表达。

  研究背景：

调节性T细胞（Tregs）对于建立显性免疫耐受至关重要。然而，与它们对炎症的有益作用相反，由于其固有的免疫调节特性，Treg细胞阻碍抗肿瘤免疫反应，是公认的癌症免疫疗法中具有巨大治疗潜力的靶点。全身抑制Treg功能以增加抗肿瘤反应可能会导致危及生命的自身免疫。因此，确定Treg细胞在肿瘤中特异性限制抗肿瘤免疫反应的细胞和分子机制至关重要。

葡萄糖传感、摄取和下游利用途径的机制可能决定静息Tregs细胞和TIL-Tregs细胞之间的代谢转换，以实现其最佳的肿瘤特异性免疫调节功能。GLUT3是一种葡萄糖转运蛋白亚型，其在Th17细胞中高度表达并调节其致病性，但它在Tregs中的作用仍然难以捉摸。有趣的是，对人类癌症数据集、小鼠实验性肿瘤模型中Glut3 表达模式的广泛分析表明，Glut3在TIL-Treg介导的肿瘤耐受中具有特定作用。

为明确Glut3在Treg细胞中的生理功能，研究团队构建了Treg细胞特异性缺失Glut3的小鼠模型。在稳态条件下，这些小鼠没有表现出任何Treg功能受损的迹象，体现在外周淋巴结、肠系膜淋巴结和脾脏中的细胞频率未发生改变，Treg细胞的激活、增殖以及功能标志物的表达，以及在控制炎症方面的能力未受影响。

然而，在肿瘤挑战实验中，与野生型小鼠相比，Glut3缺失的小鼠在接种B16F10黑色素瘤或 MC38 结肠癌肿瘤细胞后，肿瘤生长受到显著抑制。进一步研究发现，这一现象与肿瘤微环境中 CD8 ⁺ /CD4 ⁺ T 细胞比例增加、效应T细胞增殖能力增强以及 IFNγ产生增多有关。表明Glut3在Treg细胞介导的肿瘤免疫耐受中发挥着不可或缺的作用。进一步对野生型和Glut3缺失型Treg细胞进行了转录组分析，发现Glut3缺失导致TIL-Tregs中众多基因的表达发生改变。其中，与免疫相关的基因表达下调，而与翻译和核糖体组装相关的基因表达上调。此外，Glut3依赖的基因表达变化与 NF-κB 信号通路密切相关，观察到108个肿瘤Treg特征基因中有16个也是NF-κB的已知转录靶标，这表明它们之间可能存在机制联系。

为探究Glut3影响Treg细胞基因表达的分子机制，研究团队利用之前建立的Treg细胞激活模型进行研究。代谢组分析表明，与静息T细胞相比，激活的 Treg细胞中尿苷二磷酸N-乙酰葡糖胺（UDP-GlcNAc）特异性富集，UDP-GlcNAc是己糖胺生物合成途径（HBP）的最终产物，这表明葡萄糖通过Glut3进入细胞后，可能通过HBP影响O-GlcNAcylation修饰。代谢流示踪实验发现，Glut3缺失的Treg细胞在摄取葡萄糖后，葡萄糖碳向UDP-GlcNAc的掺入减少，表明Glut3介导的葡萄糖摄取对HBP代谢通量至关重要。此外，利用邻近连接测定（PLA）技术，证实Glut3依赖的O-GlcNAcylation修饰主要发生在NF-κB亚基c-Rel上，而c-Rel的O-GlcNAcylation修饰对其转录活性的调控具有重要意义。

为进一步验证O-GlcNAcylation修饰在Glut3缺失Treg细胞中的作用，研究人员使用O-GlcNAcase（OGA）抑制剂Thiamet-G35（TMG）处理小鼠。结果发现，TMG治疗可恢复 Glut3缺失小鼠的肿瘤生长，同时降低效应T细胞的细胞因子产生、增殖能力以及肿瘤内 Treg细胞的频率和O-GlcNAcylation修饰水平。表明恢复O-GlcNAcylation 修饰可在一定程度上挽救Glut3缺失Treg细胞的功能，从而影响肿瘤免疫微环境。此外，RNA-seq分析表明，TMG治疗可显著恢复NF-κB靶基因的表达。

研究人员还分析了人类癌症患者的数据，发现在多种肿瘤类型中，肿瘤内Treg细胞中GLUT3的高表达与患者的不良预后相关。

总之，该研究揭示了Glut3在TIL-Tregs中的关键作用及其分子机制，为开发针对Treg细胞的癌症免疫疗法提供了潜在靶点。