作为癌症治疗领域的关键挑战,免疫治疗耐药极大限制了临床获益,破解肿瘤免疫逃逸机制已成为亟待解决的重要课题。
2025年12月24日,国际顶级期刊《Cell》发表重磅研究《Tumor-produced ammonia is metabolized by regulatory T cells to further impede anti-tumor immunity》,系统阐明“肿瘤产生的氨通过调控调节性T细胞(Regulatory T cells,Treg)代谢,进而抑制抗肿瘤免疫应答”的完整分子机制,为逆转免疫治疗耐药提供了全新视角与策略。

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doi: 10.1016/j.cell.2025.11.034.
研究核心亮点速览
肿瘤微环境特征
高氨区域富集调节性T细胞,抗癌T细胞匮乏
肿瘤通过谷氨酰胺酶(Glutaminase 1,GLS1)介导的谷氨酰胺分解和低尿素循环活性,导致局部氨大量积累;氨富集区域中Treg显著聚集,而CD8+效应T细胞等抗癌免疫细胞数量减少或功能耗竭。

Figure 1. 高谷氨酰胺分解与低尿素循环活性是肿瘤亚区Treg富集的关键代谢特征

Figure S1. 高谷氨酰胺分解与低尿素循环活性是肿瘤亚区Treg富集的关键代谢特征
氨的免疫调控作用
选择性激活Treg,抑制抗癌T细胞
氨对免疫细胞具有选择性作用——既不会诱导Treg凋亡,还能增强其增殖能力和抑制功能;同时会导致CD8⁺、CD4⁺效应T细胞增殖受阻、凋亡增加,无法发挥抗癌作用。

Figure 2. Tregs而非CD8+或CD4+ T细胞可抵抗氨诱导的细胞凋亡

Figure S2. Tregs而非CD8+或CD4+ T细胞可抵抗氨诱导的细胞凋亡
Treg适应氨的分子机制
双通路协同增强功能
Treg通过两条特异性通路适应氨环境并变强:
①氨通过类固醇受体辅激活因子3-信号转导与转录激活因子信号通路(Steroid Receptor Coactivator 3 - Signal Transducer and Activator of Transcription signaling,SRC3-STAT)上调精氨琥珀酸裂解酶(Arginino Succinate Lyase,ASL)蛋白,激活尿素循环将氨解毒;
②氨诱导叉头框蛋白P3(Forkhead Box Protein P3,FOXP3)调控精胺合成酶(Spermine Synthase,SMS)表达,促进精胺合成,精胺结合过氧化物酶体增殖物激活受体γ(Peroxisome Proliferator-Activated Receptor gamma,PPARγ)后增强线粒体氧化磷酸化(Oxidative Phosphorylation,OXPHOS),进一步强化Treg的抑制功能。

Figure 3. 氨暴露通过上调ASL表达诱导Tregs中尿素循环的激活

Figure 4. 氨通过FOXP3驱动的SMS表达促进Tregs的OXPHOS水平

Figure 5. 亚精胺通过PPARγ增强Treg OXPHOS水平及免疫抑制能力

Figure 6. 精胺直接结合PPARγ并调控Tregs中线粒体复合物的形成与OXPHOS水平
PD-1耐药破解与靶向氨的治疗潜力
多肿瘤适用且安全有效
程序性细胞死亡蛋白(Programmed Cell Deathprotein 1,PD-1)治疗导致肿瘤细胞死亡时,会通过谷氨酸脱氢酶1(Glutamate Dehydrogenase 1,GLUD1)介导的转脱氨基途径释放大量氨,激活Treg并加剧免疫抑制,最终导致治疗耐药;而抑制肿瘤产氨的关键酶(GLS1或GLUD1),可显著减少体内氨水平,削弱Treg的抑制作用,恢复抗癌免疫功能。其中GLUD1抑制剂与PD-1联用能显著逆转耐药,增强抗肿瘤效果,该策略对肝癌、肺癌、结直肠癌等多种肿瘤均适用,且未显示明显系统毒性。

Figure 7. 抗PD-1疗法诱导的细胞死亡产生的氨可增强Tregs并导致免疫治疗耐药性

Figure S7. 抗PD-1疗法诱导的细胞死亡产生的氨可增强Tregs并导致免疫治疗耐药性
本研究揭示,肿瘤来源的氨驱动Tregs特异性富集。Tregs通过尿素循环和精胺合成解毒氨,从而增强其功能,阐明了Tregs在肿瘤中的适应性机制,并为下一代癌症免疫治疗策略提供了依据。该成果为破解免疫治疗瓶颈提供关键理论与转化思路,凸显代谢调控在肿瘤免疫领域的核心价值。