学术研究报告：TIGIT通过抑制葡萄糖代谢诱导结直肠癌中CD3+ T细胞功能障碍

第一作者及单位
本研究由苏州大学附属第三医院肿瘤生物治疗科的Changping Wu团队主导，合作单位包括南通大学附属医院化疗科（Qi Shao、Xiaohong Jin）、苏州大学附属第三医院胃肠外科（Lei Wang）及南通大学附属医院放疗科（Zhiming Chen）。研究成果于2021年9月29日发表在免疫学领域期刊《Frontiers in Immunology》（影响因子：7.561），标题为《TIGIT induces (CD3+) T cell dysfunction in colorectal cancer by inhibiting glucose metabolism》。

学术背景

科学领域与动机
结直肠癌是全球发病率第三、死亡率第二的恶性肿瘤（2020年统计）。传统疗法（手术、放化疗）面临瓶颈，而免疫治疗成为新方向。T细胞是肿瘤微环境（Tumor Microenvironment, TME）的核心免疫组分，其功能受免疫检查点（如PD-1、CTLA-4）调控。TIGIT（T-cell immunoglobulin and immunoreceptor tyrosine-based inhibitory motif domain）是近年发现的抑制性受体，属于CD28家族，通过结合PVR（CD155）传递负调控信号。尽管TIGIT在多种肿瘤中作用已被证实，但其在结直肠癌中的免疫逃逸机制尚不明确。本研究旨在揭示TIGIT如何通过代谢重编程导致T细胞功能障碍，并探索靶向TIGIT的治疗潜力。

关键科学问题
1. TIGIT在结直肠癌患者T细胞中的表达是否异常？
2. TIGIT是否通过抑制葡萄糖代谢导致T细胞功能缺陷？
3. 阻断TIGIT能否恢复T细胞抗肿瘤活性？

研究流程与方法

1. 临床样本分析（队列1与队列2）
- 研究对象：
- 队列1：24例未经治疗的结直肠癌患者（外周血及肿瘤组织）与20例健康对照（外周血）。
- 队列2：90例配对癌与癌旁组织的组织芯片（TMA）。
- 实验方法：
- 流式细胞术：检测CD3+TIGIT+ T细胞比例及功能标志物（IFN-γ、IL-2、颗粒酶B等）。
- 免疫荧光：通过双染（CD3+TIGIT+）量化肿瘤浸润T细胞。
- 预后分析：通过Kaplan-Meier曲线和Cox模型评估TIGIT与患者生存的关系。

2. T细胞代谢功能检测
- 代谢物测定：
- 2-DG6P（葡萄糖类似物）检测葡萄糖摄取。
- 乳酸与丙酮酸：评估糖酵解活性。
- 关键酶表达：qPCR检测GLUT1、HK1/2、PFK等糖代谢相关基因。
- 信号通路：Western blot分析Akt/mTOR磷酸化水平。
- 细胞外酸化率（ECAR）：通过Seahorse分析仪量化糖酵解能力。

3. 体外共培养与抗体阻断实验
- 共培养系统：CD3+ T细胞与结直肠癌细胞系HCT-116（比例5:1），加入TIGIT抗体或同型对照。
- 功能恢复检测：
- T细胞代谢标志物（GLUT1、HK2）表达。
- 肿瘤细胞凋亡（Annexin V/PI染色）及周期（PI染色流式分析）。

4. 体内小鼠模型验证
- 异种移植模型：MC38结肠癌细胞接种B6J小鼠，分组处理（TIGIT抗体、PD-1抗体、联合治疗）。
- 疗效评估：肿瘤体积/重量、代谢基因表达及Akt/mTOR通路激活。

主要结果

1. TIGIT高表达与不良预后相关
- 结直肠癌患者外周血及肿瘤组织中CD3+TIGIT+ T细胞比例显著高于健康对照（外周血：32.5% vs. 22.3%；肿瘤组织：53.9%）。
- 组织芯片显示TIGIT+ T细胞浸润与病理分期（p<0.001）和生存期缩短（p<0.01）显著相关。

2. TIGIT+ T细胞功能缺陷
- 分泌能力下降：IFN-γ、IL-2、颗粒酶B分泌减少，IL-10（免疫抑制因子）增加。
- 增殖抑制：CFSE染色显示TIGIT+ T细胞增殖率降低。

3. 葡萄糖代谢障碍机制
- 代谢物减少：TIGIT+ T细胞中2-DG6P、乳酸、丙酮酸水平显著降低。
- 关键酶下调：GLUT1、HK1/2、PFK mRNA表达下降。
- 信号通路抑制：Akt/mTOR磷酸化水平降低。

4. TIGIT阻断的恢复效应
- 体外实验：TIGIT抗体上调GLUT1/HK2表达，激活Akt/mTOR通路，诱导肿瘤细胞凋亡（12.63% vs. 0.25%）并阻滞G2/M期。
- 体内实验：联合阻断TIGIT与PD-1协同抑制肿瘤生长（体积减少50%以上），且代谢基因表达进一步升高。

结论与价值

科学意义
1. 机制创新：首次揭示TIGIT通过抑制葡萄糖代谢导致结直肠癌T细胞功能障碍。
2. 治疗靶点：TIGIT阻断可逆转T细胞代谢缺陷，联合PD-1抗体具有协同抗肿瘤效果。
3. 临床转化：为结直肠癌免疫治疗提供新策略，尤其适用于TIGIT高表达患者。

亮点
- 多维度验证：从临床样本到体内外模型，完整阐述TIGIT的代谢调控机制。
- 联合治疗潜力：首次在结直肠癌中证实TIGIT/PD-1双靶点疗效。

其他价值
研究数据已公开于期刊补充材料，为后续研究提供参考。实验设计严格遵循伦理规范（赫尔辛基宣言），并获苏州大学附属第三医院伦理委员会批准。