近日，美國德克薩斯大學MD安德森癌癥中心發現，NF-κB誘導激酶在抗腫瘤免疫中維持T細胞的代謝適應性。相關論文于2021年1月4日在線發表在《自然—免疫學》雜志上。

Metabolic reprograming toward aerobic glycolysis is a pivotal mechanism shaping immune responses. Here we show that deficiency in NF-κB-inducing kinase (NIK) impairs glycolysis induction, rendering CD8+ effector T cells hypofunctional in the tumor microenvironment. Conversely, ectopic expression of NIK promotes CD8+ T cell metabolism and effector function, thereby profoundly enhancing antitumor immunity and improving the efficacy of T cell adoptive therapy. NIK regulates T cell metabolism via a NF-κB-independent mechanism that involves stabilization of hexokinase 2 (HK2), a rate-limiting enzyme of the glycolytic pathway. NIK prevents autophagic degradation of HK2 through controlling cellular reactive oxygen species levels, which in turn involves modulation of glucose-6-phosphate dehydrogenase (G6PD), an enzyme that mediates production of the antioxidant NADPH. We show that the G6PD–NADPH redox system is important for HK2 stability and metabolism in activated T cells. These findings establish NIK as a pivotal regulator of T cell metabolism and highlight a post-translational mechanism of metabolic regulation.

研究人員表明缺乏NF-κB誘導激酶（NIK）損害了糖酵解誘導，從而使CD8+效應T細胞在腫瘤微環境中功能低下。相反，NIK的異位表達促進CD8+T細胞代謝和效應子功能，從而顯著地增強了抗腫瘤免疫力并提高了T細胞過繼治療的療效。NIK通過不依賴于NF-κB的機制來調節T細胞代謝，該機制涉及穩定己糖激酶2（HK2，一種糖酵解途徑的限速酶）。NIK通過控制細胞中活性氧的含量來防止HK2的自噬降解，這反過來又涉及調節葡萄糖6磷酸脫氫酶（G6PD），該酶介導抗氧化劑NADPH的產生。

研究人員表示，G6PD–NADPH氧化還原系統對于HK2穩定性和活化T細胞中的新陳代謝非常重要。這些發現將NIK確立為T細胞代謝的關鍵調節因子，并突出了代謝調節的翻譯后機制。

通過對小鼠的基因分型PCR ，顯示NIK-GFP在Map3k14 Tg等位基因和CreER中的PCR產物。利用他莫昔芬治療的Map3k14 + / + CreER（WT）和Map3k14 Tg CreER（iTg）在小鼠中NIK表達的免疫印跡分析，證明NIK調節T細胞衰竭和抗腫瘤免疫力。

T細胞通常以相對安靜的狀態存在，具有較低的能量需求和很少的細胞分裂。然而，在識別抗原后，T細胞開始擴增并激活糖酵解代謝途徑，以滿足執行其免疫功能所增加的能量需求。這種代謝變化受到免疫檢查點蛋白（例如CTLA-4和PD-1）的嚴格調節，它們可抑制T細胞的代謝。因此，免疫檢查點抑制劑可以通過促進新陳代謝來增強T細胞的抗腫瘤活性。此外，T細胞在被激活后開始產生稱為共刺激分子的蛋白質，這些蛋白質可刺激新陳代謝和免疫反應。NIK蛋白在許多這些共刺激分子的下游起作用。

NIK缺乏對糖酵解調節基因的mRNA表達和葡萄糖攝取沒有影響，但會促進HK2的溶酶體定位。

在黑色素瘤模型中，NIK丟失導致腫瘤負擔增加，腫瘤浸潤性T細胞減少，這表明NIK在抗腫瘤免疫和T細胞存活中起著至關重要的作用。

HK2的T細胞特異性缺失會損害T細胞代謝以及針對腫瘤發生和細菌感染的免疫反應

研究人員認為，NIK是一種新型的T細胞代謝調節劑，其作用非常獨特。從生物學上講，NIK活性通過調節細胞的氧化還原途徑來穩定HK2糖酵解酶，從治療的角度來看，我們能夠通過在這些細胞中表達NIK來提高臨床前模型中過繼性T細胞療法的療效。實驗表明，NIK通過控制細胞氧化還原系統，對于活化T細胞中的代謝重編程至關重要。新陳代謝增加會導致活性氧（ROS）水平升高，從而損害細胞并刺激蛋白質降解。

NIK引起的G6PD磷酸化及其在調節HK2表達和T細胞代謝中的作用。

研究人員發現，NIK維持NADPH氧化還原系統，這是減少ROS積累的重要抗氧化劑機制。這進而導致HK2蛋白的穩定，HK2蛋白是糖酵解途徑中的限速酶。而如果沒有NIK，HK2蛋白將不穩定，并且會不斷降解，這就需要NIK來維持T細胞中HK2的水平，向細胞中添加更多的NIK可以進一步增加HK2的水平，并使糖酵解更加活躍。

Source: https://www.nature.com/articles/s41590-020-00829-6
期刊信息
Nature Immunology：《自然—免疫學》，創刊于2000年。隸屬于施普林格·自然出版集團，最新IF：23.53
官方網址：https://www.nature.com/ni/
投稿鏈接：https://mts-ni.nature.com/cgi-bin/main.plex