共刺激分子B7-H3通过促进口腔鳞癌糖代谢调控肿瘤免疫微环境的机制研究

Tumor microenvironment is in dynamic equilibrium, changes of glycometabolism of the tumor microenvironment may cause changes in other components, which in turn, affects the full play of function. Costimulatory molecule B7 - H3 is an effective target for immune checkpoint treatment, but its mechanism is still unclear. Our previous study revealed that B7-H3 was found to be overexpressed in oral squamous cell carcinomas, which also promote glycolysis in oral squamous cell carcinomas. So we consider that B7-H3 may cause reprogramming of energy metabolism in tumor microenvironment by promoting glycolysis, inducing energy competition between tumor cells and T cells, affecting their energy supply and function, thus leading to tumor immunosuppressant. To prove this, we’ll use in vitro co-culture of tumor cells and T cells to investigate the effect of B7-H3 expression in oral squamous cell carcinoma on glycolysis and immune function of T cells. And we’ll develop humanized immune system mice to explore the effect of reprogramming of energy metabolism in tumor microenvironment on tumor immune. And we’ll use ChIP.-seq, Co-IP, RNA/DNA-seq to further explain the mechanism, therefore provide information for immunotherapy of oral squamous cell carcinoma based on B7-H3.

肿瘤微环境中各组分处于动态平衡之中，肿瘤细胞糖代谢的变化可能引起微环境其他组分能量供应的变化，进而影响其功能的发挥。共刺激分子B7-H3是免疫检查点阻断治疗的一个有效靶点，其免疫调节机制尚不清楚。我们前期研究发现口腔鳞癌中B7-H3高表达，能促进口腔鳞癌细胞的糖酵解。因此，我们考虑B7-H3可能通过促进糖酵解导致肿瘤微环境能量代谢的重编程，引起肿瘤细胞和T细胞等之间的能量竞争，使其不能发挥正常的生理功能，导致肿瘤微环境进入免疫抑制状态，进而促进肿瘤发生发展。本研究拟通过体外共培养肿瘤细胞和T细胞来探究口腔鳞癌中B7-H3表达对效应T细胞糖代谢和免疫功能的影响；通过构建肿瘤免疫双人源化小鼠模型进行体内实验，探讨微环境能量代谢重编程对肿瘤免疫的影响；通过CHIP-seq、RNA/DNA-seq进一步阐述相关作用机制，为基于B7-H3的口腔鳞癌肿瘤免疫治疗提供一定的理论依据。

B7-H3一方面具有免疫调节作用，是免疫检查点治疗的重要靶点；另一方面可以不依赖免疫调节作用促进肿瘤的进展，与肿瘤的生长、转移、化疗敏感性、凋亡、血管生成等密切相关。研究表明B7-H3在介导糖酵解和脂质代谢中起到重要作用，可通过肿瘤微环境代谢重编程促进肿瘤进展。我们的前期研究发现B7 -H3在口腔鳞癌中呈高表达，并可通过PI3K/Akt/mTORC1通路促进口腔鳞癌糖酵解。因此，B7-H3可通过促进糖酵解导致肿瘤微环境能量代谢的重编程，引起肿瘤细胞和CD8+ T细胞等之间的能量竞争，影响CD8+ T细胞能量供应使其不能发挥正常的生理功能，导致肿瘤免疫抑制微环境的产生，进而导致肿瘤发生发展。本项目首先构建B7-H3过表达及敲减的OSCC及黑色素瘤细胞系，将之与流式分选出的CD8+ T细胞共培养，检测B7-H3变化对肿瘤细胞和T细胞糖酵解通量，通过ELISA试验检测共培养后的T细胞IFN-γ的分泌情况；在体内实验中，建立B7-H3过表达的小鼠皮下荷瘤模型，检测CD8+ TIL免疫功能及耗竭情况；并采用免疫荧光技术检测B7-H3上/下调后肿瘤组织中B7-H3与HIF-1α及其下游糖酵解相关蛋白表达情况以及相关信号通路PI3K/Akt/mTOR的蛋白表达。研究结果表明：在口腔鳞癌中B7 -H3表达高于癌旁正常组织，其高表达与T分期高、淋巴结转移有关；B7-H3通过PI3K/Akt/mTORC1促进口腔鳞癌糖酵解，进而促进口腔鳞癌增殖、迁移、侵袭及成瘤能力。在共培养体系中，肿瘤细胞与CD8+ T细胞存在葡萄糖竞争，B7-H3可增强肿瘤细胞的葡萄糖竞争能力；糖酵解受到更大程度抑制的CD8+ T细胞表现出更弱的免疫功能与更显著的耗竭状态，而增强了糖酵解的肿瘤表现为更强的成瘤能力；B7-H3重编程肿瘤微环境糖酵解，抑制肿瘤免疫是通过PI3K/Akt/mTOR通路实现的。本项目通过研究B7-H3对肿瘤微环境能量代谢的重编程及其对肿瘤免疫微环境的影响，为基于能量代谢及免疫治疗相关的联合治疗提供一定的理论研究基础。