Онкометаболит фосфоэтаноламин подавляет противоопухолевую активность Т-лимфоцитов

Т-лимфоциты опухолевого микроокружения (TME) играют важную роль в борьбе с раком — повышенная инфильтрация солидных опухолей Т-клетками ассоциирована с лучшими исходами. Но зачастую Т-лимфоциты TME имеют слабую пролиферативную и противоопухолевую активность. Одной из причин может быть нутриентный стресс — нарушение нормального баланса питательных веществ в межклеточном пространстве из-за аномальных биохимических процессов в клетках опухоли. Ученые из США создали специальную питательную среду TIFM (tumour interstitial fluid medium), которая моделирует метаболитный состав межклеточной жидкости солидной опухоли. Это позволило им изучить влияние нутриентного стресса на активность Т-клеток, отделив его от других факторов микроокружения.

Среда TIFM разработана на основе данных о химическом составе метаболома опухолевой межклеточной жидкости (TIF). В ее состав входят 115 метаболитов в концентрациях, соответствующих уровням в TME. Ученые культивировали на этой среде активированные CD8+ Т-лимфоциты (Т-киллеры) в течение 5 дней и сравнивали с контрольными культурами, которые выращивали на стандартной питательной среде. Клетки TIFM после инкубации останавливали пролиферацию и демонстрировали сниженную экспрессию противоопухолевых цитокинов IFNγ и TNF. Подсаживание клеток меланомы в культуры Т-лимфоцитов показало, что TIFM снижает цитотоксический потенциал иммунных клеток — в то время как контрольные культуры уничтожили почти 100% опухолевых клеток, TIFM-культуры не достигли и 50%-ного цитолиза.

Далее ученые выяснили, как дефицит нутриентов регулирует активность Т-клеток. Для этого в серии экспериментов Т-киллеры культивировались на средах TIFM, в которых уровень одного из метаболитов был нормализован. Восполнение аргинина в среде вернула к норме пролиферацию лимфоцитов, но не их эффекторные функции.

Аналогичные эксперименты были поставлены и для метаболитов, находящихся в TIF в избытке. Оказалось, что повышенное количество фосфоэтаноламина (pEtn) в среде вызывает характерное ослабление противоопухолевого фенотипа в CD8+ Т-лимфоцитах. После повторной стимуляции клетки демонстрировали сниженную экспрессию IFNγ и TNF, а также IL-2 и гранзима В.

Авторы показали, что фосфоэтаноламин (pEtn), но не холин или фосфохолин, активно метаболизируется CD8+ T-клетками и усиливает активность этаноламиновой ветви пути Кеннеди, приводя к их дисфункции. Добавление pEtn вызывало накопление фосфолипидов PE и истощение диацилглицерина (DAG) — ключевого сигнального липида в T-клетках. Нокаут гена Pcyt2, необходимого для метаболизма pEtn, предотвращал эти изменения и сохранял функциональность T-клеток.

Анализ метаболомных профилей и РНК-секвенирования показал, что воздействие pEtn на CD8+ T-клетки нарушает именно их способность к передаче сигнала через T-клеточный рецептор (TCR) за счет истощения уровней DAG. При этом ранние этапы TCR-сигналинга сохраняются в норме, а более поздние реакции оказываются подавлены. Несмотря на это, внутренняя способность клеток к продукции цитокинов не нарушена — она восстанавливается при стимуляции аналогом DAG (PMA), что подтверждает роль DAG-дефицита как ключевого фактора дисфункции.

Как показали эксперименты in vivo, снижение концентрации pEtn в опухоли восстанавливает уровень DAG и усиливает функцию инфильтрирующих CD8+ T-клеток. Исследователи получили клеточную линию меланомы с гиперэкспрессией Pcyt2 и сниженной продукцией pEtn, что гипотетически должно было восстанавливать TCR-сигналинг и эффекторные функции в Т-киллерах. И действительно, такие опухоли росли в мышах медленнее, что подтверждает вклад pEtn в подавление адаптивного иммунного ответа.

Таким образом, модельная система, имитирующая состав опухолевой интерстициальной жидкости, позволила выявить pEtn как ключевой фактор, подавляющий TCR-сигналинг через истощение DAG. Эти результаты подчеркивают значение метаболического контроля иммунного ответа и открывают перспективы для новых терапевтических стратегий.

CAR T-клетки могут вооружать другие Т-лимфоциты своими рецепторами