Cancer?Discovery丨趙林桔團隊發現通過改善線粒體復合體I功能提高NK細胞對膠質母細胞瘤殺傷效果

膠質母細胞瘤（ GBM ）是一種目前尚無有效治愈方法的中樞神經系統惡性腫瘤， 中位生存期為 1 2-15 個月 。當前的標準治療方案包括最大范圍的手術切除，隨后進行放化療 等綜合治療 。 盡管免疫療法 如 PD-1 、 C AR-T 治療等 已 改善了許多癌癥患者的預后，但 仍然不能 有效 延長 臨床 GBM 患者 生存期 。

GBM 中腫瘤細胞表面的靶點表達極不均勻，抗原異質性高，且腫瘤微環境內部有大量免疫抑制性細胞 ， 因此 目前已有 CAR-T 療法 效果仍不理想 。 相比于 依賴 T 細胞活化 的免疫療法 ， NK 細胞可直接識別腫瘤細胞，無需 MHC 分子表達【1, 2】，具有 極低的細胞因子風暴風險， 且 制備更方便 。 因此 從 NK 細胞療法 著手 ，可能 開發臨床 GBM 更有效的 治療新 策略。

目前，提高 NK 細胞治療 GBM 的核心策略， 逐步聚焦 于改善其代謝適應能力 ， 這是決定細胞殺傷活性和體內持久性的關鍵因素【3, 4】。 然而，當前 在體外 通過 基因 工程手段提升 NK 細胞代謝功能的策略存在根本性 的 局限： GBM 腫瘤微環境具有高度免疫抑制性，能夠直接削弱 NK 細胞的抗腫瘤 免疫 活性，而這一抑制過程的具體分子機制 尚 未完全 闡明 。 且NK細胞在GBM微環境中其代謝如何被重編程 ，哪些特定代謝通路被抑制從而導致其功能 耗竭 ，仍尚待解析。

近日，來自四川大學華西醫院 神經外科 / 生物治療全國重點實驗室 的趙林桔研究員 團隊，在腫瘤學國際期刊Cancer Discovery雜志發表最新研究成果：Correcting Mitochondrial Complex I Defect in Tumor-Associated Natural Killer Cells Potentiates Immunotherapy for Glioblastoma。 該 研究發現膠質瘤患者 瘤內 NK 細胞顯示出氧化磷酸化和線粒體復合物 I 活性受損， 進一步多組學解析明確 復合物 I 亞基 NDUFA9 是 NK 細胞代謝適應性的關鍵調節因子 ， NDUFA9 + NK 細胞的豐度 與 患者的預后 密切相關 ， 提示 NDUFA9 有望 成為增強 GBM 患者基于 NK 細胞免疫療法的潛在可操作靶點。

該研究對膠質瘤患者的腫瘤樣本及其鄰近組織中的 NK 細胞進行了多組學 解析 。結果顯示，無論在高級別還是低級別膠質瘤中，腫瘤微環境均顯著抑制了 NK 細胞的氧化磷酸化功能。通過患者來源 NK 細胞的功能實驗，證實了線粒體復合 體 I 的功能受損是導致氧化磷酸化受抑制的關鍵 分子 機制，而該機制正是介導 NK 細胞代謝適應性下降的 重要驅動因素 。通過整合來自體外激活和 NK 細胞特異性敲除 N dufa 9 小鼠的 GBM 模型及人膠質瘤患者樣本模型的數據，發現 NDUFA9 是在不同物種和病理生理條件下均保守的，能夠調控 NK 細胞氧化磷酸化功能的核心因子。

圖 1 多組學發現膠質瘤患者免疫微環境中 NK 細胞分子特征

該研究團隊 還 通過包括單細胞轉錄組測序，代謝組學，代謝流檢測以及 ATAC-seq 在內的多維組學手段，深入剖析了膠質瘤中 NK 細胞的代謝機制。發現 NK 細胞敲除 Ndufa9 后會 觸發谷氨酰胺依賴性的代謝重編程，損害了 NK 細胞的線粒體功能、 腫瘤殺傷 和記憶樣表型 的能力 。 N dufa9 缺陷 的 NK 細胞 中， α- 酮戊二酸 (α-KG)/ 琥珀酸比值降低 ，通過抑制了α - 酮戊二酸依賴的雙加氧酶 KDM6A 和 KDM6B 的表達， 提高了 組蛋白 H3K27me3的修飾水平 ，從而抑制了 NK 細胞分泌 TNF α 和 IFN γ，最終影響 NK 細胞對 腫瘤 的 殺傷 能力 。 該團隊 進一步通過篩選發現，通過 白藜蘆醇 預處理能夠激活 NK 細胞中 NDUFA9 功能。通過 白藜蘆醇 預處理 或基因編輯 過表達 N DUFA9 ，都 能夠 恢復 線粒體復合體 I 的 活性 進而 增強 NK 細胞 殺傷 膠質瘤的 能力 。

綜上 ， 該研究不僅發現膠質瘤腫瘤微環境中， NK 細胞的氧化磷酸化功能缺陷， 揭示了 線粒體復合體 I 活性在 NK 細胞中的關鍵作用 ， 并 發現 了NDUFA9 作為 增強 NK 細胞免疫治療 GBM 患者 新 靶點的 臨床應用 潛力。

圖 2 靶向 NK 細胞代謝重編程提高 NK 細胞殺傷 膠質瘤 的臨床應用價值

四川大學 華西臨床醫學院 周年鑫 博士 研究生 ， 電子科技大學附屬 四川省人民醫院費凡 主治醫師 ，四川大學華西第二醫院 急診科 唐林 主治 醫師 和四川大學 生物治療全國重點實驗室 張沛東 博士 為論文的共同第一作者。四川大學華西醫院 神經外科 / 生物治療全國重點實驗室 趙林桔 研究員 為 本文 通訊作者。

原文鏈接： https://doi.org/10.1158/2159-8290.CD-25-0643

本團隊誠招碩博士研究生及博士后（本招聘長期有效）

趙林桔 ， 研究員 ，博士生導師，國家 優秀青年基金（海外） 獲 得者，四川大學華西 醫院神經外科 / 生物治療全國重點實驗室 PI 。帶領團隊 聚焦膠質瘤 免疫微環境分子機制及靶向治療相關基礎與臨床轉化研究，近年來以第一作者 / 通訊作者身份在 Cancer Discovery （ 2 022 、 2 023 封面文章 、 2 026a 、 2 026 b ） 、 Nature Cancer （ 2 024 封面文章） 、 Science Advances 、 PNAS 等國際主流期刊發表多篇 研究性 論文。本團隊長期招收生物信息學、免疫學、腫瘤生物學、神經生物學等領域碩博士研究生及博士后，誠摯歡迎有志于從事這些方向研究的同學加入我們團隊。

制版人：十一

參考文獻

1. C ó zar B, Greppi M, Carpentier S, Narni-Mancinelli E, Chiossone L, Vivier E. Tumor-Infiltrating Natural Killer Cells.Cancer Discov2021 ;11(1):34 – 44 doi 10.1158/2159-8290.Cd-20-0655.

2. Laskowski TJ, Biederst?dt A, Rezvani K. Natural killer cells in antitumour adoptive cell immunotherapy.Nat Rev Cancer2022 ;22(10):557 – 75 doi 10.1038/s41568-022-00491-0.

3. Woan KV, Kim H, Bjordahl R, Davis ZB, Gaidarova S, Goulding J , et al. Harnessing features of adaptive NK cells to generate iPSC-derived NK cells for enhanced immunotherapy.Cell Stem Cell2021 ;28(12):2062 – 75.e5 doi 10.1016/j.stem.2021.08.013.

4. Shanley M, Daher M, Dou J, Li S, Basar R, Rafei H , et al. Interleukin-21 engineering enhances NK cell activity against glioblastoma via CEBPD.Cancer Cell2024 ;42(8):1450 – 66.e11 doi 10.1016/j.ccell.2024.07.007.

BioArt

Med

Plants

人才招聘

學術合作組織

（*排名不分先后）

轉載須知

【非原創文章】本文著作權歸文章作者所有，歡迎個人轉發分享，未經作者的允許禁止轉載，作者擁有所有法定權利，違者必究。