本研究由Jared H. Rowe（哈佛医学院Dana-Farber癌症研究所）、Ilaria Elia（鲁汶大学细胞与分子医学系）等共同第一作者完成，通讯作者为哈佛医学院的Arlene H. Sharpe教授和Marcia C. Haigis教授。研究于2023年12月12日发表于期刊《Cancer Discovery》（2023年13卷12期，2566-2583页），DOI: 10.1158⁄2159-8290.CD-22-1301。
科学领域：本研究属于肿瘤免疫代谢领域，聚焦于CD8+ T细胞在肿瘤微环境（Tumor Microenvironment, TME）中的代谢调控机制。
研究动机：尽管免疫检查点阻断（Immune Checkpoint Blockade, ICB，如抗PD-1疗法）在癌症治疗中取得突破，但许多患者仍面临治疗无效或复发问题。肿瘤微环境通过代谢竞争抑制T细胞功能是潜在原因之一，但具体机制尚不明确。
关键科学问题：
1. 肿瘤微环境如何通过代谢重编程限制CD8+ T细胞的抗肿瘤功能？
2. 一碳代谢（One Carbon Metabolism, 1C代谢）是否在T细胞功能中起关键作用？
3. 补充甲酸盐（Formate）能否通过支持1C代谢增强抗PD-1疗法的疗效？
研究对象：
- T细胞：OT-1转基因CD8+ T细胞（特异性识别OVA抗原）
- 肿瘤细胞：B16-OVA（表达OVA抗原）与B16（对照）
实验设计：
- 通过快速过滤法分离共培养后的T细胞与肿瘤细胞，利用13C-葡萄糖示踪技术分析代谢流。
- 关键发现：
- T细胞与B16-OVA共培养时，葡萄糖来源的丝氨酸（Serine）合成显著增加（13C标记丝氨酸占比15-20%），而B16-OVA肿瘤细胞仅依赖外源丝氨酸（13C标记占比2%）。
- 丝氨酸合成与T细胞受体（TCR）信号强度正相关，且为1C代谢提供底物（如甘氨酸Glycine）。
创新方法：
- 开发了基于细胞大小差异的快速分离技术（秒级过滤），避免代谢扰动。
实验设计：
- 使用SHMT抑制剂（SHMTi）阻断1C代谢，观察CD8+ T细胞增殖与功能。
- 通过CRISPR-Cas9敲除Phgdh（丝氨酸合成限速酶），分析T细胞在肿瘤中的存活能力。
结果：
- SHMTi抑制T细胞增殖，但甲酸盐补充可逆转此效应。
- Phgdh敲除的T细胞在肿瘤中存活率降低，表明丝氨酸合成对T细胞在TME中的存活至关重要。
动物模型：
- B16-OVA荷瘤小鼠（C57BL/6J），分为四组：对照组、甲酸盐组、抗PD-1组、联合治疗组。
治疗方案：
- 甲酸盐通过饮水补充（5 mg/mL），抗PD-1抗体腹腔注射（5 mg/kg）。
结果：
- 联合治疗组肿瘤清除率显著提高（60% vs 抗PD-1单药12%），且依赖CD8+ T细胞（CD8β+细胞耗竭后疗效消失）。
- 单细胞RNA测序（scRNA-seq）显示：联合治疗组中，CX3CR1+过渡性耗竭T细胞（具有增殖与效应功能）比例增加，而终末耗竭T细胞减少。
方法：
- 对肿瘤浸润CD8+ T细胞进行scRNA-seq，结合KEGG代谢通路分析。
关键发现：
- 甲酸盐驱动1C代谢相关基因（如Phgdh、Shmt2）上调，促进嘌呤合成和细胞周期进展。
- 代谢重编程具有细胞亚群特异性：增殖性T细胞中糖酵解通路激活，而耗竭T细胞中干扰素信号减弱。
科学意义：
- 首次揭示1C代谢是T细胞在TME中的代谢脆弱点，甲酸盐补充可靶向此通路。
- 提出“代谢支持”联合免疫治疗的新策略，突破现有ICB疗法的局限性。
应用价值：
- 甲酸盐（已获批临床使用）可快速转化为联合治疗方案，成本低且安全性高。
- 为其他代谢干预（如丝氨酸剥夺疗法）提供理论依据。