低密度脂蛋白受体调控CD8+ T细胞抗肿瘤反应的作用及机制研究

CD8+ T cells are central players in antitumor immunity, while their activity is repressed in the tumor microenvironment. Improving the cytotoxicity function of CD8+ T cells is of great clinical interest in cancer immunotherapy. Accumulated studies have demonstrated that cholesterol metabolism can modulate the antitumor activity of CD8+ T cells. Low density lipoprotein receptor (LDLR) is a switch molecule for cellular uptake of exogenous cholesterol. However, whether LDLR is involved in the regulation of antitumor function of CD8+ T cells remains unknown. Our recent study found that the expression of LDLR increased upon CD8+ T cell activation, and deletion of LDLR inhibited the antitumor activity of CD8+ T cells. In this project, we will investigate the role of LDLR in the regulation of antitumor function of CD8+ T cell both in vivo and in vitro by using lymphocyte separation, flow cytometry, mouse xenograft models and T cell adoptive therapy. Our results will shed new light on our understanding of cholesterol metabolism modulation in T cell antitumor immunity. Moreover, our study will provide a potential target for cancer immunotherapy.

CD8+ T细胞是机体抗肿瘤免疫的主要效应细胞，改善CD8+ T细胞的功能是目前肿瘤免疫治疗的重要手段。研究证明胆固醇代谢可调节CD8+ T细胞的抗肿瘤免疫应答。低密度脂蛋白受体（low density lipoprotein receptor，LDLR）是细胞摄取外源胆固醇的开关分子，其是否参与了CD8+ T细胞的抗肿瘤功能的调控目前尚未见报道。我们前期发现CD8+ T细胞激活后LDLR的表达升高，敲除LDLR的CD8+ T细胞抗肿瘤功能受到抑制。由此可见，LDLR在CD8+T细胞抗肿瘤功能的调控中扮演重要角色。本项目拟通过体内和体外实验，采用淋巴细胞分离、流式细胞术、小鼠移植瘤模型和T细胞过继治疗等实验技术，对LDLR在CD8+ T细胞的抗肿瘤免疫应答中的作用及机制进行系统研究。该项目的实施不仅有助于加深我们对胆固醇代谢调控T细胞抗肿瘤免疫的理论认识，也有望为肿瘤免疫治疗提供新的思路。

本研究从胆固醇代谢调控T淋巴细胞抗肿瘤功能入手，探讨了胆固醇摄取的开关分子低密度脂蛋白受体（LDLR）在CD8+ T细胞抗肿瘤功能中的作用及机制。首先，通过动物实验发现高胆固醇饮食可抑制小鼠皮下移植瘤的生长，并且显著增加皮下瘤组织中CD8+ T细胞的含量。在临床样本中的研究发现，HCC患者肿瘤浸润CD8+T细胞中胆固醇含量低于癌旁，且LDLR表达水平较癌旁低，表明CD8+T细胞胆固醇代谢紊乱。通过体外anti-CD3/ CD28抗体刺激实验，发现活化的CD8+ T细胞中LDLR表达显著升高，敲除LDLR导致CD8+ T细胞体外凋亡增加且杀伤性效应因子表达降低。同时，通过CD8+ T细胞与肿瘤细胞共培养实验，也证实敲除LDLR导致CD8+ T细胞的抗肿瘤功能受到抑制。体内研究发现，敲除LDLR抑制CD8+ T细胞在肿瘤微环境中的存活进而导致肿瘤生长加快。综上，我们发现LDLR在调节CD8+T细胞抗肿瘤活性中发挥关键作用。PCSK9是LDLR的负性调节因子，可以与LDLR结合，阻止LDLR循环至质膜，因此我们还研究了PCSK9在肿瘤免疫中的调控作用。通过构建PCSK9过表达以及敲除的肝癌细胞系，并结合动物实验发现PCSK9过表达可以促进肿瘤生长，而敲除则抑制肿瘤的形成。另外，对免疫功能健全的C57/BL6背景的PCSK9敲除小鼠进行DEN诱癌，发现杂合缺失的小鼠肝癌形成比野生型小鼠显著减少，纯合缺失小鼠则更加明显。这一发现与南方医科大学的Yuan等人的研究报道一致，提示我们PCSK9/LDLR在肿瘤免疫中的重要作用，这也可能成为肿瘤免疫治疗的潜在靶点。