综述:代谢重编程在癌症免疫治疗耐药中的作用:分子机制与治疗意义

时间:2025年4月5日
来源:Discover Oncology

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本文系统阐述了肿瘤代谢重编程(如Warburg效应、氨基酸代谢异常、脂质代谢失调)如何通过塑造免疫抑制性肿瘤微环境(TME)导致免疫检查点抑制剂(ICIs)耐药。作者深入分析了乳酸堆积、IDO1介导的色氨酸耗竭、HIF-1α上调PD-L1等关键机制,并提出靶向HK2/LDH/CPT1A等代谢酶与免疫治疗的联合策略,为克服耐药提供了新视角。全文整合临床前与临床证据,具有重要转化医学价值。

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代谢重编程:癌症免疫治疗耐药的隐形推手

肿瘤细胞通过精妙的代谢重构,在营养匮乏的微环境中不仅实现自身增殖,更构建起抵御免疫攻击的"铜墙铁壁"。Warburg效应(即有氧糖酵解)作为代谢重编程的典型特征,通过HK2/PKM2/LDH等关键酶促反应产生大量乳酸,导致TME酸化(pH<6.5)。这种酸性环境直接抑制细胞毒性T淋巴细胞(CTLs)的颗粒酶分泌功能,同时促进髓系来源抑制细胞(MDSCs)募集,形成双重免疫抑制屏障。

氨基酸代谢:免疫细胞的"断粮"危机

肿瘤通过上调IDO1将色氨酸转化为免疫抑制分子犬尿氨酸,激活AhR信号通路诱导调节性T细胞(Tregs)扩增。精氨酸酶1(Arg1)在肿瘤相关巨噬细胞(TAMs)中过度表达,耗竭T细胞激活必需的精氨酸池。临床前研究显示,IDO1抑制剂epacadostat联合抗PD-1抗体可使黑色素瘤模型CD8+T细胞浸润增加3倍,印证了代谢干预的协同潜力。

脂质代谢重构:免疫抑制的"燃料供给"

脂肪酸氧化(FAO)关键酶CPT1A在Tregs中特异性高表达,通过线粒体β氧化提供其存活所需ATP。CD36介导的脂质摄取使肿瘤细胞获得膜构建原料,同时堆积的胆固醇诱发T细胞耗竭表型(TIM-3+LAG-3+)。值得关注的是,他汀类药物通过抑制HMG-CoA还原酶,能恢复树突细胞(DCs)的抗原呈递能力,这为老药新用提供了范例。

缺氧-HIF-1α轴:代谢与免疫的交叉枢纽

实体瘤中氧分压<10 mmHg的缺氧区域通过稳定HIF-1α,同步激活PD-L1转录和糖酵解酶表达。血管异常增生形成的"免疫沙漠区"阻碍T细胞浸润,而缺氧激活前药(HAPs)如TH-302可在低氧区域特异性释放细胞毒素,与抗CTLA-4抗体联用显著延长胰腺癌模型生存期(p<0.01)。

突破耐药:代谢靶向治疗的临床曙光

目前已有87项靶向代谢的联合疗法进入临床试验,包括:①LDHA抑制剂FX11逆转乳酸介导的DC功能抑制;②GLS抑制剂CB-839恢复CD8+T细胞的线粒体膜电位;③FASN抑制剂TVB-2640破坏MDSCs的膜结构。单细胞代谢组学揭示,肿瘤内代谢异质性可达300倍,这提示未来需开发空间多组学指导的精准干预策略。

挑战与未来:穿越代谢迷宫的指南针

代谢疗法的三大瓶颈在于:①CPT1A抑制剂等可能引发心肌毒性;②肿瘤可快速切换OXPHOS/糖酵解代谢模式;③缺乏可靠的生物标志物(如PET-CT示踪剂18F-FDG仅反映糖摄取)。新兴解决方案包括:纳米载体靶向递送siRNA沉默HK2;人工智能预测代谢脆弱性;工程化菌群调控TME中色氨酸/短链脂肪酸平衡。

这场代谢与免疫的"军备竞赛"远未结束,但科学界已找到破局的关键钥匙——通过多组学整合揭示代谢-表观遗传-免疫的立体调控网络,最终实现从"饿死肿瘤"到"唤醒免疫"的治疗范式转变。

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