B细胞分泌的GABA是新的抗肿瘤免疫疗法的潜在目标 - RIKEN和其他机构

免疫细胞代谢物如何影响抗肿瘤免疫反应?

理化学研究所于11月10日宣布发现了一种抗肿瘤免疫机制，其目标是来自B细胞的γ-氨基丁酸(GABA)。 该研究由理化学研究所生物医学研究与创新中心粘膜免疫研究小组组长西德尼-法加拉桑和京都大学医学研究生院癌症免疫学中心的博士后研究员赤城浩领导的联合研究小组进行。 该研究结果已发表在《自然》杂志的网络版上。

生命的维持需要新陈代谢，这涉及能量的获取和生物成分的合成或分解。 代谢途径的平衡对组织和细胞的正常运作很重要，而这些途径的异常可能导致疾病，如糖尿病和肿瘤。

免疫细胞可分为先天性免疫细胞(如单核细胞和巨噬细胞)和获得性免疫细胞(T细胞和B细胞)，但它们的代谢途径的特点还没有被清楚地了解。 近年来，人们已经清楚地认识到，代谢途径的产物不仅仅是用于化学反应的中间产物，而且还具有特定的生物活性并调节细胞功能。 然而，它们的分子机制仍然不清楚。

在这项研究中，研究小组着重研究了通过代谢物对免疫细胞功能的调节，并研究了免疫细胞中代谢途径的特点对抗肿瘤免疫反应的影响。

小鼠的炎症通过激活外周B细胞刺激GABA的合成

首先，研究小组引入足底接种模型，寻找免疫细胞的代谢途径特点，并对野生型小鼠、T细胞缺陷小鼠、B细胞缺陷小鼠以及同时缺乏成熟T细胞和成熟B细胞的小鼠接种和未接种的淋巴结进行代谢组学分析。 结果显示，与未接种的淋巴结相比，野生型小鼠接种的淋巴结中丙氨酸、天门冬氨酸和谷氨酰胺代谢途径的代谢物浓度明显改变，其中参与谷氨酰胺代谢途径的γ-氨基丁酸(GABA)明显增加。

此外，在接种后对野生型小鼠和免疫细胞缺陷的小鼠进行比较发现，当B细胞缺乏时，GABA明显减少。 此外，类风湿性关节炎患者的血浆GABA浓度与疾病活动评估得分和血浆自身抗体(抗环瓜氨酸肽)浓度呈正相关，表明B细胞的激活促进了外周的GABA合成。

B细胞从谷氨酰胺中合成GABA并分泌到细胞外

接下来，我们测量了从不同组织中分离出来的T细胞和B细胞中的GABA浓度，发现B细胞系，特别是小肠的IgA阳性浆细胞，含有高浓度的GABA。 为了阐明B细胞中GABA的合成机制，用谷氨酰胺同位素(13C-谷氨酰胺)示踪法对培养板中受刺激的活T细胞和B细胞的培养液上清液进行了分析。 结果显示，人类和小鼠B细胞在细胞内从谷氨酰胺合成GABA，并在细胞外分泌。

用GABA处理的B细胞缺陷小鼠的肿瘤生长，用GABA-A受体拮抗剂抑制肿瘤

基于先前发现B细胞缺陷的小鼠表现出强烈的抗肿瘤免疫反应，研究人员通过给B细胞缺陷的小鼠注射能够逐渐释放GABA的颗粒，并测量小鼠结肠癌MC38、肿瘤浸润性CD8阳性T细胞(TICD8)、肿瘤相关巨噬细胞(TMC)和肿瘤相关巨噬细胞(TMC)的生长速度，研究了GABA的作用。 肿瘤相关的巨噬细胞(TAMs)，分别。 结果显示，在B细胞缺乏的小鼠中，GABA处理导致肿瘤组织增加，TICD8的杀伤能力下降，以及TAMs分化为抗炎表型。

此外，给植入肿瘤的野生型小鼠服用GABA-A受体拮抗剂(picrotoxin)，可部分抑制肿瘤生长，并导致TICD8和TAMs的抗炎表型，表明GABA部分通过GABA-A受体抑制了抗肿瘤免疫反应。

抑制 "B细胞派生 "的GABA合成，通过增强TICD8来抑制肿瘤大小

接下来，由于TAMs主要是由单核细胞分化而来的巨噬细胞，我们测试了GABA是否对从单核细胞到巨噬细胞的分化过程有直接影响。 在体外分离的人类或小鼠单核细胞，在GABA存在下分化成巨噬细胞，发现其细胞增殖和活力增加，抗炎标志物叶酸受体β的表达增强。 当用白细胞介素-10(IL-10)刺激时，巨噬细胞的抗炎表型也被GABA所增强。 当这些巨噬细胞与CD8阳性T细胞共同培养时，它们杀死T细胞的能力和功能受到抑制。

最后，为了研究B细胞衍生的GABA对抗肿瘤免疫反应的影响，我们产生了缺乏B细胞特异性GABA合成酶GAD67的小鼠并进行了肿瘤接种实验。 结果显示，GAD67缺陷小鼠的肿瘤大小被明显抑制，TICD8的肿瘤杀伤能力得到增强。

期待通过GABA调控对癌症和自身免疫性疾病等新疗法进行治疗

这些结果表明，B细胞衍生的GABA通过诱导单核细胞分化为抗炎巨噬细胞而抑制了抗肿瘤免疫反应。

这项研究揭示了以小分子代谢物为中心的抗肿瘤免疫力的部分机制。 该研究小组现在将致力于开发调节GABA或类似代谢物的药物，以控制肿瘤、自身免疫性疾病和感染的免疫反应。