Bhlhe40转录因子调控Vγ9Vδ2 T细胞抗肿瘤活性的作用及机制研究

Vγ9Vδ2 T cells are a kind of immune cells with great potential for cancer immunotherapy. However, they only account for 1%~5% in peripheral blood. How to expand and obtain large numbers of Vγ9Vδ2 T cells with high anti-tumor activity is a challenge that restricts their clinical application. In a recent publication, the applicant demonstrated that vitamin C can improve the proliferation, anti-apoptosis, metabolism and anti-tumor activity of Vγ9Vδ2 T cells. The issue of in vitro amplification was largely solved, but the molecular mechanism is not clear. Recently, our transcriptome sequencing showed that Vc could up-regulate a transcription factor Bhlhe40, which regulates cell proliferation, differentiation, metabolism, and cytokine production. This indicates that Bhlhe40 may be the key molecule to regulate the anti-tumor activity of Vγ9Vδ2 T cells. So, the key scientific questions are: (1) What is the molecular mechanisms of Vc regulates Bhlhe40? (2) How Bhlhe40 regulates the anti-tumor activity of Vγ9Vδ2 T cells? This study will for the first time to demonstrate the molecular mechanism of Vc regulates Bhlhe40 transcription factor to enhance the anti-tumor function of Vγ9Vδ2 T cells, which will provide the new strategies and means for the application of Vγ9Vδ2 T cells in cancer immunotherapy.

Vγ9Vδ2 T细胞是针对肿瘤免疫治疗极具潜力的一种免疫细胞，在外周血中仅占1%~5%, 如何大量扩增且保持较高的抗肿瘤活性成为制约临床应用的瓶颈。申请人前期发表文章表明，维生素C（Vc）可以提高γδT细胞增殖、抗凋亡、代谢及抗肿瘤活性，初步解决了体外扩增难的问题，但这一过程的具体机制还不清楚。近期的转录组测序显示Vc可以上调Bhlhe40转录因子，而BhIhe40与细胞增殖、分化、代谢以及细胞因子产生相关，这预示Bhlhe40可能是调控γδT细胞抗肿瘤活性的关键分子。为了探索其分子机制，申请人提出的以下关键科学问题：1.Vc调控Bhlhe40转录因子的分子机制是什么？2.Vc上调Bhlhe40是如何调控Vγ9Vδ2 T细胞抗肿瘤活性的？本研究将首次阐明Vc调控Bhlhe40转录因子增强Vγ9Vδ2 T细胞抗肿瘤功能的分子机制，为促进Vγ9Vδ2 T细胞应用于肿瘤免疫治疗提供新策略及手段。

维生素C（Vc）可以提高Vγ9Vδ2 T细胞增殖、抗凋亡、代谢以及抗肿瘤活性，但具体机制还不清楚。前期我们转录组测序显示Vc可以上调Bhlhe40转录因子，而BhIhe40与细胞增殖、分化、代谢以及细胞因子产生相关。这预示Bhlhe40可能是调控Vγ9Vδ2 T细胞抗肿瘤活性的关键分子。.在本研究中，我们发现Vc处理Vγ9Vδ2 T细胞后可以上调Bhlhe40 转录因子以及IFN-γ的表达，但不影响Emoes 、T-bet 以及 JunD的表达。表明Bhlhe40介导的IFN-γ的产生是不依赖于T-bet调控的。同时我们也发现Vc可以下调组蛋白 H3K9me3 以及 H3K4me3表达。表明Vc可能通过促进组蛋白H3K9me3以及H3K4me3去甲基化而影响Vγ9Vδ2 T细胞抗肿瘤的活性。.此外，我们通过慢病毒过表达Bhlhe40基因后，发现Vγ9Vδ2 T细胞 CD103a 、IFN-γ 、TNF-α 的表达水平上调，且对肿瘤细胞系的杀伤能力提高，表明Bhlhe40可能通过影响Vγ9Vδ2 T细胞IFN-γ的产生影响抗肿瘤功能。且单细胞测序结果显示，过表达Bhlhe40可以增强淋巴毒素(LTB)、淋巴毒素(LTA)以及颗粒酶B(GZMB) 的表达。表明过表达Bhlhe40可上调mTOR抑制自噬从而增强细胞毒性功能。同时，我们发现过表达Bhlhe40可以增强 Vγ9Vδ2 T细胞有氧呼吸和糖酵解。.这些结果表明，Vc可以通过调控组蛋白（如H3K9me3以及H3K4me3）去甲基化，从而影响Bhlhe40转录因子的表达而提高IFN-γ的产生而增强Vγ9Vδ2 T细胞抗肿瘤功能。同时还进一步增强了Vγ9Vδ2 T细胞有氧呼吸和糖酵解，为Vγ9Vδ2 T细胞发挥抗肿瘤效应提供更多的能量供给。这为通过干预Vγ9Vδ2 T细胞IFN-γ的产生以及代谢途径进而调节其抗肿瘤提供了坚实的理论基础，也为Vγ9Vδ2 T细胞的免疫疗法提供了新的潜在靶点。