4月19日，中國(guó)科學(xué)院分子細(xì)胞科學(xué)卓越創(chuàng)新中心（生物化學(xué)與細(xì)胞生物學(xué)研究所）王紅艷研究組聯(lián)合上海大學(xué)、復(fù)旦大學(xué)和上海交通大學(xué)在國(guó)際學(xué)術(shù)期刊Immunity在線發(fā)表研究成果：“25-Hydroxycholesterol regulates lysosome AMP kinase activation and metabolic reprogramming to educate immunosuppressive macrophages”。該研究發(fā)現(xiàn)了抑炎巨噬細(xì)胞活化的關(guān)鍵膽固醇代謝酶CH25H及代謝物25-HC，為靶向巨噬細(xì)胞的腫瘤免疫治療提供了代謝新靶點(diǎn)，也為膽固醇代謝重編程調(diào)控天然免疫提供了新見解。

巨噬細(xì)胞響應(yīng)病原微生物感染，能分泌促炎細(xì)胞因子及干擾素等清除病原，也能響應(yīng)腫瘤微環(huán)境或細(xì)胞因子IL-4/IL-13的刺激，表達(dá)抑炎細(xì)胞因子和精氨酸酶（Arg1）以消耗微環(huán)境中的精氨酸，阻斷T細(xì)胞增殖和殺傷腫瘤的功能。膽固醇代謝物是細(xì)胞膜和細(xì)胞器膜的重要成分，能調(diào)控細(xì)胞增殖、遷移和炎癥等功能，膽固醇紊亂則與多種疾病相關(guān)。實(shí)驗(yàn)室前期合作發(fā)現(xiàn)7-脫氫膽固醇積累能促進(jìn)一型干擾素產(chǎn)生，這與膽固醇抑制干擾素的功能截然相反（Xiao et al.,Immunity 2020）。膽固醇氧化生成25-羥基膽固醇(25-Hydroxycholesterol,25-HC)，25-HC進(jìn)一步氧化產(chǎn)生7a,25-羥膽固醇，均在自生免疫病SLE病人外周血中升高。7a,25-羥膽固醇通過(guò)結(jié)合和激活巨噬細(xì)胞表面的G蛋白偶聯(lián)受體EBI2,抑制多種趨化因子和炎癥因子的表達(dá)，減輕了SLE發(fā)?。?/span>Zhang et al.,Adv Sci 2023）。但是并不清楚膽固醇代謝如何調(diào)控腫瘤相關(guān)巨噬細(xì)胞（Tumor-Associated Macrophages,TAMs）的免疫抑制功能及分子機(jī)制。

研究團(tuán)隊(duì)利用3種免疫抑制型巨噬細(xì)胞，包括細(xì)胞因子IL-4和IL-13刺激的M2型巨噬細(xì)胞、肝癌細(xì)胞系Hepa1-6條件性培養(yǎng)基孵育的巨噬細(xì)胞、實(shí)體腫瘤組織中分選的TAMs，篩選膽固醇代謝酶的表達(dá)水平，發(fā)現(xiàn)膽固醇25-羥化酶（cholesterol-25-hydroxylase,CH25H）均被誘導(dǎo)高表達(dá)。前人已經(jīng)證實(shí)感染促進(jìn)CH25H高表達(dá)，將膽固醇氧化為25-HC，以阻斷病毒通過(guò)膜融合的方式入侵宿主細(xì)胞。本研究發(fā)現(xiàn)M2型巨噬細(xì)胞、TAMs及腫瘤組織中氧化固醇25-HC的水平升高。scRNA-seq分析已發(fā)表的數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)多種實(shí)體腫瘤組織中MARCO+TAMs或LYVE1+TAMs高表達(dá)CH25H，且與腫瘤病人預(yù)后負(fù)相關(guān)。

進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)腫瘤微環(huán)境中的乳酸能誘導(dǎo)Ch25h，以及細(xì)胞因子IL-4/IL-13通過(guò)轉(zhuǎn)錄因子STAT6調(diào)控Ch25h轉(zhuǎn)錄。累積的25-HC在巨噬細(xì)胞溶酶體聚集，并與膽固醇競(jìng)爭(zhēng)結(jié)合溶酶體定位的信號(hào)蛋白GPR155，以抑制mTORC1活化。通過(guò)增強(qiáng)AMPKa活化，使得轉(zhuǎn)錄因子STAT6第564位絲氨酸磷酸化以增強(qiáng)STAT6的轉(zhuǎn)錄活性，最終促進(jìn)巨噬細(xì)胞產(chǎn)生更多Arg1和抑炎因子。在巨噬細(xì)胞中敲除Ch25h能逆轉(zhuǎn)TAM的免疫抑制功能，阻斷多種皮下腫瘤的發(fā)展，并伴有腫瘤組織中增強(qiáng)的T細(xì)胞浸潤(rùn)和活化及高表達(dá)免疫檢查點(diǎn)PD-1，因此anti-PD1單抗聯(lián)用能進(jìn)一步增強(qiáng)抗腫瘤效果。

綜上所述，靶向膽固醇氧化酶CH25H促進(jìn)了“冷腫瘤”向“熱腫瘤”轉(zhuǎn)變，并能聯(lián)合免疫檢查點(diǎn)以提高腫瘤免疫的療效。由于氧化固醇含量少，不穩(wěn)定，難以定量和定位。通過(guò)合作，研究團(tuán)隊(duì)率先提出氧化固醇和膽固醇定位在溶酶體，相互制衡以調(diào)控巨噬細(xì)胞命運(yùn)的概念，并將膽固醇氧化酶CH25H和氧化固醇25-HC，從感染領(lǐng)域拓展到腫瘤免疫治療領(lǐng)域。

分?子細(xì)胞卓越中心肖俊、國(guó)科大杭州高等研究院王爽和復(fù)旦大學(xué)陳龍龍為該論文共同第一作者。分子細(xì)胞卓越中心王紅艷研究員、上海大學(xué)魏濱教授、復(fù)旦大學(xué)唐惠儒教授和上海交通大學(xué)葉幼瓊研究員為該研究的共同通訊作者。感謝分子細(xì)胞卓越中心惠利健研究員和同濟(jì)大學(xué)附屬東方醫(yī)院胡淼等的大力合作。該項(xiàng)工作得到國(guó)家自然科學(xué)基金、科技部、上海市科委以及中國(guó)科學(xué)院的基金支持。該研究得到分子細(xì)胞卓越中心動(dòng)物平臺(tái)、細(xì)胞平臺(tái)和分子平臺(tái)的大力支持。

文章鏈接：https://doi.org/10.1016/j.immuni.2024.03.021

膽固醇氧化酶CH25H調(diào)控TAM免疫抑制功能的模式圖