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TT_LAIHUO • 2023年 7月 29日 pm6:05 • 线报活动 • 14 阅读

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小伙伴们大家好，今天小编和大家分享的是一篇综述，是五月份发表在《Journal of Translational Medicine》（IF:7.4）杂志上。本文综述描述了线粒体在黑色素瘤发生和发展中的作用，与黑色素瘤细胞线粒体功能相关的靶点以及对PD-1抑制剂耐药的黑色素瘤中不同细胞线粒体功能的变化。这篇综述可能有助于开发通过激活肿瘤和T细胞线粒体功能来提高PD-1抑制剂的临床反应率和延长患者生存的治疗策略。让我们一起来学习吧！！

1.PD - 1抑制剂在黑色素瘤中的耐药机制

基于免疫检查点抑制剂的治疗是转移性黑色素瘤最有效的治疗方法。迄今为止，已有三种免疫检查点抑制剂被批准用于黑色素瘤的治疗:抗PD -1抗体nivolumab和pembrolizumab，以及抗CTLA -4抗体ipilimumab。近年来，PD-1和PD-L1抑制剂一直是黑色素瘤免疫治疗研究的重点。

PD-1又称CD279，通常在活化的T、B和NK上表达，并在肿瘤特异性T细胞上高表达。表达PD-1的免疫细胞通过识别细胞释放的PD-1配体(PD-L1/2)，将细胞识别为正常细胞，从而抑制免疫系统，PD-1通过诱导成熟T细胞凋亡维持免疫系统的稳定。此外，PD-1可以减少调节性T细胞的凋亡，从而限制正常组织的炎症反应。在黑色素瘤的肿瘤微环境(TME)中，T细胞在主要组织相容性复合体(MHC)中识别异常抗原后，释放干扰素-γ (IFN-γ)以提高肿瘤杀伤效率。CD8+T细胞释放的IFN-γ可以上调PD-L1在肿瘤和基质细胞上的表达。T细胞受体信号可以使T细胞上边的PD-1上调，从而导致T细胞不能清楚肿瘤细胞。研究表明，黑色素瘤细胞对免疫检查点(IC)的调节作用可以通过使用针对PD-1和PD-L1/2的抗体来抑制。特别是PD-1抑制剂可以有效阻断PD-1与其配体PD-L1和PD-L2之间的相互作用，使免疫应答发生。

有研究表明抗PD-1治疗后， PD-1+ Tregs的丰度迅速下降，黑色素瘤的发展明显受到抑制，转移风险显著降低。然而大多数患者抗PD-1治疗疗效不是很理想，反应良好的患者后期也会出现耐药性。肿瘤免疫原性不足、MHC功能障碍、其他抑制受体的存在、IFN-γ信号抗性和免疫抑制微环境在抗PD -1/PD-L1治疗耐药性的发展中发挥关键作用(图1)。

图1：黑色素瘤对PD-1抑制剂耐药的机制

黑色素瘤免疫原性不足：点我一起羊毛快递自由PD-1阻断的抗肿瘤作用需要抗原提呈细胞(APCs)来提呈潜在的肿瘤抗原来激活CD8 + T细胞并触发随后的抗肿瘤活性。在一项研究中，黑色素瘤患者接受了抗PD -1治疗，对有无反应者的组织样本进行比较，发现对抗PD -1治疗敏感的患者含有更多的非同义单核苷酸变异(SNVs)和高水平的MHC表达产物。有应答者产生更多具有足够免疫原性的新抗原，而无应答者可能由于缺乏肿瘤免疫原性而对治疗产生耐药性。

MHC功能障碍：黑色素瘤细胞抗原呈递主要通过MHCI途径在TME中发生;因此，肿瘤细胞可以通过MHC-I失活逃避T细胞介导的杀伤。β2微球蛋白(B2M)与HLAI复合物的产生和稳定性密切相关。有研究表明，B2M突变可导致HLAI功能障碍，影响抗原呈递，影响T细胞免疫。在一项研究中，抗PD -1治疗后，无应答者B2M基因突变的发生率比有应答者高3倍。因此，黑色素瘤细胞可能通过B2M突变干扰MHC-I功能来抵抗PD-1抑制剂的作用。

T细胞耗竭：由于肿瘤抗原和免疫抑制长期存在于TME中，T细胞会失去原本的免疫功能，变成耗竭T细胞。研究表明，在肿瘤源性血管内皮生长因子(VEGF)的持续刺激下，CD8 + T细胞呈现衰竭状态，并表达多种抑制受体。

对IFN - γ信号的抵抗：肿瘤细胞中的IFN-γ通路在免疫治疗中有着有益和有害的作用。T细胞识别肿瘤细胞表面的受体产生IFN-γ，不仅可以增加MHC分子的表达，增强肿瘤抗原呈递和招募免疫细胞，还可以直接抑制肿瘤细胞的增殖，促进细胞凋亡。

线粒体自噬：近期有研究报道线粒体自噬可以影响PD-1抑制剂的作用。T细胞可通过介导肿瘤坏死因子-α (TNF-α)信号通路诱导黑色素瘤细胞凋亡。NF-κB信号转导和自噬在黑素瘤细胞保护中发挥重要作用。

线粒体代谢物影响T细胞上PD - 1的表达：黑色素瘤细胞中的一些线粒体代谢物，如NAD+、葡萄糖、谷氨酰胺等，可促进肿瘤免疫逃逸。PD-L1的表达与NAD+和葡萄糖的含量有关。谷氨酰胺和葡萄糖对于Teff细胞的发育和激活是必不可少的。

其他因素对黑色素瘤的TME的干扰：点我一起羊毛快递自由黑素瘤细胞周围的微环境中含有大量的细胞因子、肿瘤代谢物和免疫抑制细胞，能够抵抗免疫系统的抗肿瘤作用，促进肿瘤细胞的生长、繁殖和侵袭能力。TME中的Treg可通过产生TGF-β、IL-10、胞外腺苷等免疫抑制成分，降低TME中IL-2的含量，促进CTLA4的表达，从而抑制CD8 + T细胞的生理功能，有利于黑素瘤细胞的免疫逃逸。

2. 线粒体和黑色素瘤

线粒体可以产生能量，此外还参与细胞分化、信息传递和凋亡等过程，并调节细胞生长和细胞周期。线粒体具有遗传物质和遗传系统，即线粒体DNA (mtDNA)。在黑色素瘤的发生发展过程中，线粒体的功能变化与肿瘤细胞的增殖、转移和靶向治疗耐药性有关。肿瘤中心缺氧可能会降低放疗、免疫治疗和化疗的疗效。即使在有氧条件下，黑素瘤细胞中的糖酵解途径也可能通过激活NF-κB增强对放疗和化疗的耐药性，从而促进细胞存活。多种线粒体反应和代谢变化也可能促进靶向治疗的耐药性 (图2)。

图2：黑素瘤细胞的代谢变化影响细胞增殖、迁移和治疗抵抗

肿瘤细胞的代谢变化一直被认为与线粒体密切相关。根据Warburg理论（癌症代谢中糖酵解的逐渐增加和不可逆），肿瘤细胞逐渐用糖酵解取代线粒体氧化代谢，从而促进细胞快速增殖。黑色素瘤细胞常表现出典型Warburg效应的特征，一些细胞也维持着高水平的无序氧化磷酸化(OXPHOS)。因此，抑制糖酵解和OXPHOS紊乱在黑色素瘤的治疗中起着关键作用。影响黑色素瘤细胞线粒体功能的因素如下图3所示。

图3：黑色素瘤细胞的发生发展与线粒体的关系

线粒体DNA(mtDNA)突变：线粒体中存在一组独立于细胞核的遗传物质，人类线粒体DNA编码13种蛋白质参与到能量代谢。由于缺乏保护组织蛋白和DNA修复的相关机制，在ROS的影响下，mtDNA的突变率远高于核DNA。因此，为了维持其正常功能和保护其基因组，线粒体通常通过增加mtDNA的产生来应对遗传毒性损伤。

线粒体是起源于共生细菌的母系细胞器。它们与宿主共同进化，所以大多数线粒体蛋白质是核编码的。线粒体Lon肽酶1 (LONP1)是一种由核DNA编码的ATP依赖蛋白。它位于线粒体基质中，在调节线粒体基因表达和维持线粒体稳定性方面发挥重要作用。有研究表明，黑色素瘤中LONP1的表达增加，与黑色素瘤细胞代谢模式的改变有关。过表达LONP1会促进黑色素瘤的发展，而敲低LONP1则会抑制肿瘤的生长和迁移。但如果LONP1蛋白表达过低，则可能导致线粒体功能障碍，从而促进黑色素瘤的发生发展。

BRAF或NRAS基因突变：一些影响线粒体氧化代谢的基因突变可能促进黑色素瘤的增殖和存活。激活NRAS和BRAF基因突变在促进黑色素瘤进展中发挥重要作用。NRAS基因位于多个信号通路的上游。激活NRAS基因突变不仅会影响MAPK信号通路，还会激活PI3K信号转导。黑素瘤细胞中BRAF基因V600E突变 (BRAFV600E突变)可以促进糖酵解以吸收和整合肿瘤细胞增殖所需的物质。此外，BRAFV600E突变通过抑制MITF活性降低PGC-1α的表达。点我一起羊毛快递自由

线粒体功能变化

黑色素瘤的发生发展常伴有线粒体功能的改变。在正常的体细胞中，线粒体分裂与融合之间存在着微妙的平衡，以维持正常的线粒体功能。线粒体分裂主要由Drp1介导，而线粒体融合则由动态相关蛋白Mfn1、Mfn2和OPA1介导。

涉及MAPK通路的基因突变在线粒体功能改变的黑色素瘤中最为常见，包括BRAF基因、NRAS基因和酪氨酸激酶(如KIT)的激活突变和NF1基因的失活突变。这些突变可以抑制黑色素瘤TME中一种名为小眼相关转录因子(MITF)的转录因子的表达。然而，MITF可以通过促进过氧化物酶体增殖物激活受体-γ共激活因子1α (PGC-1α)的表达来影响线粒体的生物发生和功能调节。在黑色素瘤细胞中，一个信号通路的突变可以调节线粒体的功能，从而影响细胞代谢的平衡。因此，线粒体在黑色素瘤的发生发展中起着重要作用。

其他机制

微核糖核酸(miRNAs)是一种很有前景的黑色素瘤治疗靶点，有研究表明，miR-1过表达可直接靶向甘油-3-磷酸脱氢酶2 (GPD2)基因和线粒体内膜组织系统1 (MINOS1)的3´-UTR，并与线粒体蛋白(LRPPRC)相互作用，诱导黑色素瘤干细胞(MSCs)线粒体自噬。miR211是一种肿瘤抑制因子，作为代谢开关，在黑色素瘤患者中被下调。

钙信号转导在黑色素瘤的病理状态中起着重要作用，细胞内钙的浓度和相关信号蛋白表达、细胞膜上钙通道和Wnt/Ca2+通路与黑色素瘤的发生发展有关。有证据表明，细胞内钙贮量增加与高转移性黑色素瘤细胞有关。

3.线粒体和T细胞

黑色素瘤细胞线粒体功能的改变可直接影响黑色素瘤的发展，而免疫细胞线粒体功能的改变可间接影响黑色素瘤的发展。T淋巴细胞是基于ICI的免疫治疗的最终效应细胞，浸润肿瘤部位的T细胞数量是ICI治疗疗效的重要指标。PD-1不仅是免疫稳态的主要调节因子，也是免疫检查点(IC)分子之一。最近的研究表明，黑色素瘤细胞可以通过表达PD-L1来逃避免疫监测，并与T细胞上的PD-1相互作用，通过抑制T细胞能量代谢来维持T细胞处于静息状态。在TME中，T细胞中线粒体的能量代谢在调节抗肿瘤免疫反应中起着关键作用。T细胞增殖需要线粒体代谢，产生ATP进行生物合成，信号通路，产生ROS，激活NFAT (IL-2产生的关键转录因子)。点我一起羊毛快递自由

线粒体功能变化和黑色素瘤对PD - 1抑制剂的耐药性

近年来，抗PD -1治疗已成为黑色素瘤的主要治疗策略之一。然而，大多数患者对PD-1抑制剂不表现出临床反应，反应者随后产生耐药性。目前，已有研究人员对肿瘤患者内外部因素对ICB反应、耐药和毒性的影响进行了梳理，并提出了通过影响TME中细胞功能来提高ICB疗效的思路。对PD-1抑制剂耐药的黑色素瘤肿瘤细胞和免疫细胞线粒体功能的变化以及TME中其他细胞对耐药的影响如下图4所示。

图4：黑色素瘤TME耐药过程中不同细胞线粒体功能的变化

肿瘤细胞线粒体功能的改变

肿瘤细胞中某些基因的异常表达和某些通路的功能障碍是导致实体肿瘤细胞(包括黑色素瘤)免疫治疗耐药性的内部因素。这些因素可能在免疫治疗前就已激活(初级耐药)，也可能是免疫治疗药物暴露的结果(获得性耐药)。

T细胞线粒体功能的改变

如前所述，当T细胞需要发挥抗肿瘤作用时，以线粒体为主的细胞代谢不仅降低细胞表面PD-1的表达，而且促进T细胞的分化。分化的T细胞在黑色素瘤耐药的发展中发挥不同的作用。因此，T细胞线粒体功能的改变可能导致黑色素瘤耐药。

Treg浸润存在于许多人类肿瘤中，包括黑色素瘤。Treg可通过分泌抑制因子(如TGF-β、IL-10、IL-35)或通过细胞接触抑制Teffs的反应。因此，Treg可能在维持自耐受性方面发挥重要作用。

TME中的其他细胞参与了黑色素瘤对PD - 1抑制剂的耐药性

除了黑色素瘤和普通T细胞，肿瘤免疫微环境中的其他细胞类型也参与了PD-1抑制剂耐药性的发展。肿瘤- MDSCs和TAMs与PD-1抑制剂耐药性有关。目前，黑色素瘤对PD-1抑制剂的耐药性与肿瘤- MDSCs和TAMs线粒体功能变化之间的关系尚不清楚。然而，MDSCs和TAMs均可通过表达PD-L1或在黑色素瘤中产生某些细胞因子参与免疫抑制TME。有研究表明，抑制肿瘤- MDSCs分化的巨噬细胞中的磷酸肌醇3-激酶(PI3K-γ)可以增强PD-1抑制剂在小鼠黑色素瘤模型中的免疫治疗作用。

小结

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