打破细菌癌症疗法的瓶颈：肿瘤控制与T细胞功能的“双刃剑”效应

导语： 细菌癌症疗法 以其独特的肿瘤靶向性和免疫调节能力，为结直肠癌治疗带来新希望。然而， T 细胞在其中的作用机制尚不明确，这是否意味着我们错过了某种关键的免疫调节机制？最近，一项研究揭开了谜底。

在结直肠癌（ CRC ）的治疗中，尽管手术切除、化疗、放疗以及靶向治疗等手段广泛应用，但这些传统方法在提高患者长期生存率和生活质量方面仍显不足。近年来，免疫检查点抑制剂（ ICB ）在多种肿瘤治疗中取得突破性进展，但在 CRC 患者中的应用效果却不尽如人意。由于 CRC 肿瘤微环境常表现为免疫“冷”状态，即肿瘤细胞周围缺乏足够的免疫细胞浸润，导致 ICB 治疗在 CRC 患者中的响应率较低。此外， CRC 的异质性也使得单一治疗手段难以取得理想效果。

细菌癌症疗法作为一种新兴的免疫治疗手段，因其独特的肿瘤靶向性和免疫调节能力而备受关注。沙门氏菌（ STm ）作为其中的代表性菌株，凭借其代谢适应性强、能够快速适应肿瘤微环境并特异性靶向肿瘤细胞的特点，成为研究热点。既往研究表明， STm 可通过代谢竞争消耗肿瘤细胞生长所需的营养物质，如氨基酸、糖类和三羧酸循环中间体，从而抑制肿瘤生长。然而， STm 治疗的疗效在不同患者间存在显著差异，其具体机制尚不明确。并且，尽管 STm 能够诱导肿瘤微环境中的免疫细胞浸润和炎症因子分泌，但 T 细胞在 STm 治疗中的作用机制却鲜有研究。

T 细胞作为免疫反应的核心细胞，在肿瘤免疫中发挥着关键作用，但既往研究多认为 T 细胞在 STm 治疗中作用有限，甚至被认为是“冗余”的。这一现象背后隐藏着何种免疫学机制？ 2024 年 11 月， EMBO Molecular Medicine 杂志发表了一篇题为“ Salmonella cancer therapy metabolically disrupts tumours at the collateral cost of T cell immunity ”的研究，深入探讨了 STm 治疗过程中 T 细胞的代谢性缺陷及其与肿瘤控制之间的复杂关系，揭示了 STm 通过代谢调控抑制 T 细胞功能的机制， 并证实这种代谢调控同时对肿瘤干细胞特性具有直接抑制作用 。

本研究是一项多模型联合的实验研究，旨在深入解析 STm 在细菌癌症疗法中对 T 细胞功能的影响及其潜在机制。研究纳入了多种实验模型，包括小鼠模型、肿瘤类器官平台以及体外细胞共培养系统。首先，研究者利用携带远端 T 细胞受体（ TCR ）和 IFN γ报告基因的小鼠（ Nr4a3-Tocky-Ifn γ -YFP ），结合 CRC 模型，模拟 STm 治疗过程中的 T 细胞动态变化。

实验分组包括接受 STm 治疗的小鼠和对照组（ PBS 处理）。干预措施为通过口服给予小鼠 STm 突变株（ STm ^{Δ aroA} ），模拟临床治疗场景。主要评价指标包括 T 细胞的激活状态、细胞因子分泌、增殖能力以及肿瘤微环境中的代谢变化；次要评价指标涵盖肿瘤体积、肿瘤干细胞标志物表达等。通过这种多模型联合的设计，研究不仅能够在体内环境中观察 T 细胞的整体反应，还能在体外精确解析 STm 对 T 细胞代谢和功能的直接影响。

在体内实验中，研究人员发现STm治疗的小鼠肿瘤组织中浸润的T细胞表现出多种激活缺陷。包括IFN-γ产生与TCR信号解耦，即IFN-γ的产生不再依赖于TCR信号的激活。通过流式细胞术分析，STm处理组中IFN-γ+Nr4a3-Timer阴性T细胞的比例显著高于PBS对照组（P=0.0002），表明T细胞的激活与TCR信号传导存在脱节（图1）。

注：左侧代表性流式细胞术图显示 IFN- γ + T 细胞的分选和 Nr4a3-Timer 表达的亚分析（蓝色或红色形式）；右侧分析 CD4 或 CD8 T 细胞中 IFN- γ + 和 Timer 阴性细胞的比例。

图 1 减毒沙门氏菌癌症疗法诱导 T 细胞异常激活，使 IFN- γ与 TCR 信号解耦

此外， T 细胞的多功能性降低，表现为同时分泌多种细胞因子（如 IL-2 、 IFN- γ、 TNF- α）的 T 细胞数量减少（图 2D ）。这表明， STm 治疗虽然能够诱导 T 细胞产生 IFN- γ，但这种激活是不完整的，且与 TCR 信号的正常传导存在脱节。

注： (A) 在 CAC 模型中解剖原发性肿瘤，随后在 Matrigel 中培养以进行体外同步激活； (B) 原发性 TILs 用α -CD3/ α -CD28 抗体（分别为 1 和 5 μ g/mL ）刺激 16 小时，然后通过流式细胞术评估 CD4 T 细胞的 Nr4a3-Timer 表达，指示 TCR 驱动的 T 细胞激活； (C) 肿瘤碎片在存在布雷菲尔丁 A （ 10 μ g/mL ）的情况下，用α -CD3/ α -CD28 抗体激活 6 小时，并通过细胞内细胞因子染色（ ICS ； IL-2 、 IFN γ、 TNF α）测量同时的细胞因子产生； (D) 对每种可能的细胞因子组合进行布尔分析，显示所有四个条件的合并结果。

图 2 经沙门氏菌处理的小鼠肿瘤浸润淋巴细胞（ TILs ）功能受损

进一步的体外实验显示， STm 感染的肿瘤微环境能够显著抑制 T 细胞的代谢重编程。在肿瘤类器官平台和体外细胞共培养实验中，研究人员发现 STm 感染的肿瘤微环境中 T 细胞的 c-Myc 蛋白表达显著降低（图 3 ）。 c-Myc 是细胞代谢的关键调控因子，其表达的降低导致 T 细胞无法正常上调糖酵解和氧化磷酸化相关酶的表达，进而影响了 T 细胞的增殖和细胞因子分泌能力。

图 3 沙门氏菌感染的肿瘤微环境中 T 细胞 c-Myc 蛋白表达显著降低

研究人员还发现， STm 通过其天冬氨酸酶（ ansB ）耗竭肿瘤微环境中的天冬氨酸，从而抑制 c-Myc 蛋白的表达（图 4 ）。这一发现不仅解释了 T 细胞在 STm 治疗中的功能障碍，还揭示了 STm 通过代谢调控直接抑制肿瘤干细胞特性的重要机制。

图 4 天冬氨酸补充恢复 T 细胞中 c-Myc 蛋白表达

这些结果表明， STm 对 T 细胞功能的抑制和对肿瘤的直接控制之间存在一种“双刃剑”效应 。 一方面， STm 通过耗竭天冬氨酸抑制 T 细胞的代谢和功能，从而避免 T 细胞介导的免疫反应对其自身造成损害；另一方面，这种代谢调控机制也直接抑制了肿瘤干细胞的特性，从而实现对肿瘤的控制。

总结

本文通过多模型联合的实验设计，深入解析了沙门氏菌在细菌癌症疗法中对 T 细胞功能的影响及其潜在机制。研究揭示了 STm 通过代谢调控抑制 T 细胞功能的同时，也直接抑制肿瘤干细胞特性，这一发现为优化 BCT 策略提供了新的思路。尽管恢复 T 细胞功能可能削弱 STm 对肿瘤的直接控制，但该研究为未来开发更有效的联合治疗方案奠定了基础，具有重要的临床转化潜力。

参考文献

COPLAND A, MACKIE GM, SCARFE L, et al. Salmonella cancer therapy metabolically disrupts tumours at the collateral cost of T cell immunity[J]. EMBO Mol Med. 2024, 16(12):3057-3088. DOI: 10.1038/s44321-024-00159-2.