本文旨在介绍一项由Peter J. Siska等人完成的研究，该研究于2016年9月15日发表在《The Journal of Immunology》期刊上。研究的主要作者包括来自杜克大学、范德堡大学医学中心、阿姆斯特丹学术医学中心等多家机构的学者。这项研究聚焦于血液肿瘤学与免疫代谢学的交叉领域，深入探讨了B细胞白血病如何导致T细胞功能衰竭（exhaustion）的潜在机制。以往已知白血病患者存在免疫缺陷，易发感染，且T细胞功能受损，但这种治疗无关的功能障碍的分子机制尚不明确。鉴于代谢过程对T细胞功能起着至关重要的调控作用，研究者假设代谢改变可能是白血病相关T细胞功能障碍的关键原因。因此，本研究的目标是阐明B细胞白血病中T细胞功能障碍的机制，并特别关注代谢通路，尤其是葡萄糖代谢和Akt/mTORC1信号通路在其中扮演的角色。
研究的详细工作流程包含了多个严谨的实验环节，综合运用了体内模型、体外实验以及来自患者的临床样本分析。首先，研究者建立了一个实验性B细胞白血病小鼠模型，通过将表达BCR/ABL癌基因的鼠源pro-B细胞（FL5.12细胞）静脉注射到同系免疫健全小鼠体内，以模拟白血病进展。在此模型中，他们监测了疾病进展、小鼠生存率，并重点分析了脾脏T细胞在白血病发展不同时间点（如第14天、第20天）的表型和功能变化。研究对象的样本量在每组通常为3-5只小鼠，在特定实验中会有所增加（例如，在Akt转基因实验中，对照组和实验组分别达到14和16只）。研究者在体外对从白血病小鼠分离的脾细胞或纯化的T细胞进行再刺激，通过流式细胞术检测T细胞活化标记（CD25, CD69, CD71）、抑制性受体（PD-1, TIM-3, LAG-3）、细胞因子产生（IL-2, IFN-γ）、增殖能力以及关键的代谢指标。这些代谢指标包括：使用荧光葡萄糖类似物2-NBDG检测葡萄糖摄取；通过特异性抗体进行细胞内染色检测葡萄糖转运蛋白1（GLUT1）和己糖激酶2（HK2）的表达水平；以及检测Akt/mTORC1信号通路下游的磷酸化S6（pS6）蛋白水平，作为该通路活性的指标。这一系列检测构成了分析T细胞代谢状态的核心方法。
其次，为了探究白血病微环境中的抑制性因素，研究者分析了白血病细胞和脾脏基质细胞上免疫检查点配体（如PD-L1和Gal-9）的表达，并检测了调节性T细胞（Treg）的频率。他们通过在体外用干扰素-γ（IFN-γ）处理FL5.12细胞来模拟炎症微环境的影响，并评估了其对配体表达的诱导作用。为了测试PD-1/PD-L1轴的功能重要性，研究中对预先用辐照白血病细胞免疫过的小鼠，在注射活细胞后，使用抗PD-1阻断抗体进行体内治疗，并评估其对白血病负荷、小鼠生存以及T细胞功能/代谢的影响。此外，他们还建立了一个体外慢性刺激模型，通过反复用低剂量抗CD3/CD28/CD2微珠刺激人原代T细胞，模拟体内持续的T细胞活化状态，并分析由此产生的表型和代谢变化。
第三，研究的关键环节是进行功能挽救实验。为了直接验证Akt/mTORC1信号和GLUT1在T细胞功能障碍中的因果作用，研究者利用了两种转基因小鼠模型：T细胞特异性表达组成型活性Akt（myristoylated Akt, mAKT Tg）的小鼠，以及T细胞特异性过表达GLUT1（GLUT1 Tg）的小鼠。将这些转基因小鼠或其同窝对照小鼠作为FL5.12白血病的宿主，然后系统地比较两组小鼠中T细胞的功能、代谢状态、抑制性受体表达以及白血病进展的差异。这为证明代谢缺陷是功能障碍的驱动因素而非仅仅伴随现象提供了直接证据。
最后，研究将发现延伸到人类疾病。研究者收集了来自两个独立队列的慢性淋巴细胞白血病（CLL）患者（共37例）和健康供者的外周血单个核细胞（PBMCs），以及来自B细胞急性淋巴细胞白血病（B-ALL）患者（5例）的骨髓单个核细胞。样本量在不同检测中有所变化，例如在分析活化标志物时，健康对照和CLL患者分别有19例和16例。对这些样本进行类似的体外刺激和流式细胞术分析，检测T细胞的活化能力、葡萄糖摄取、GLUT1/HK2/pS6的表达等代谢参数，旨在验证小鼠模型中发现的现象在人类白血病中是否同样存在。
本研究取得了一系列相互印证的重要结果。在白血病小鼠模型中，首先观察到T细胞表现出功能衰竭的特征：尽管体内活化标记物（CD25, CD69, CD71）基线水平升高，表明存在慢性激活，但体外再刺激时，这些标记物的诱导、增殖能力以及效应细胞因子IL-2和IFN-γ的产生均显著受损。同时，T细胞上抑制性受体PD-1和TIM-3的表达上调。最关键的是，这些功能缺陷伴随着深刻的代谢异常：在体外刺激后，来自白血病小鼠的T细胞无法有效增加葡萄糖摄取、上调GLUT1和HK2的表达，并且Akt/mTORC1信号通路激活受阻（表现为pS6磷酸化水平低下）。这种代谢缺陷依赖于白血病微环境的存在，因为将T细胞纯化并远离白血病细胞后，其刺激后的葡萄糖摄取能力可以部分恢复。
对白血病微环境的分析发现，随着疾病进展，脾脏中（包括白血病细胞和非白血病基质细胞）PD-L1和Gal-9的表达增加，同时CD4+ T细胞中Foxp3+调节性T细胞（Treg）的比例也上升，提示存在多重免疫抑制机制。然而，体内单独阻断PD-1仅能轻微改善T细胞功能并略微延长生存期，且未能完全恢复T细胞的代谢能力和活化表型，这表明PD-1并非导致T细胞功能障碍的唯一因素。
功能挽救实验的结果为代谢缺陷的核心作用提供了最有力的证据。在T细胞中遗传性增强Akt/mTORC1信号（mAKT Tg）不仅部分恢复了刺激后T细胞活化标记物的表达和效应细胞因子的产生，还降低了TIM-3和PD-1的表达。更重要的是，这带来了功能上的显著改善：与对照小鼠相比，mAKT Tg小鼠的白血病进展被显著延迟，脾脏白血病细胞负荷降低，这表明恢复T细胞代谢增强了其抗白血病免疫能力。另一方面，虽然单纯在T细胞中过表达GLUT1未能影响白血病进展或抑制性受体表达，但它足以部分挽救T细胞的活化能力（CD25, CD69, CD71诱导）和IL-2的产生。这些结果清晰地表明，Akt/mTORC1信号受损导致的GLUT1表达和葡萄糖代谢抑制，是白血病诱导T细胞功能障碍的直接原因。
最后，对人类患者样本的分析验证了小鼠模型发现的临床相关性。与健康供者相比，CLL和B-ALL患者的T细胞在体外刺激后，同样表现出葡萄糖摄取、糖酵解速率以及GLUT1、HK2和pS6诱导能力的缺陷。这证实了“代谢衰竭”是B细胞白血病患者T细胞功能障碍的一个普遍特征。
基于以上结果，本研究得出的核心结论是：B细胞白血病通过抑制T细胞的Akt/mTORC1信号通路，进而下调葡萄糖转运蛋白GLUT1的表达和葡萄糖代谢，从而驱动T细胞功能衰竭。这一代谢抑制是T细胞功能障碍的关键机制，而不仅仅是其相关表现。恢复T细胞的代谢通路（如激活Akt或增加GLUT1表达）可以直接改善其功能，这为治疗干预提供了新的靶点。
本研究的科学价值和应用价值重大。在科学层面，它首次将B细胞白血病中的T细胞功能障碍与特定的代谢通路缺陷（Akt/mTORC1-GLUT1-葡萄糖代谢轴）直接联系起来，深化了对免疫代谢在肿瘤免疫逃逸中作用的理解。这为“代谢检查点”的概念提供了新的证据，并将T细胞衰竭的研究扩展到了血液肿瘤领域。在应用层面，研究结果表明，除了针对单一免疫检查点（如PD-1）外，调节T细胞代谢可能成为一种新的治疗策略。例如，在过继性细胞治疗（如CAR-T）前，在体外优化T细胞的代谢状态，可能有助于抵抗衰竭，提高疗效。同时，研究也暗示需要针对多重抑制通路（如PD-1、TIM-3/Gal-9、CD200/CD200R等）进行联合阻断，以更有效地恢复抗白血病免疫。
本研究的亮点在于：第一，重要的发现：明确揭示了Akt/mTORC1-GLUT1轴在白血病相关T细胞衰竭中的核心驱动作用。第二，新颖的方法学整合：巧妙地将转基因小鼠模型（mAKT Tg, GLUT1 Tg）用于功能挽救实验，建立了从现象观察到因果验证的完整证据链。第三，良好的转化性：从实验小鼠模型到人类患者样本的平行验证，显著增强了研究发现的可靠性和临床相关性。第四，研究对象的特殊性：同时涵盖了急性（B-ALL）和慢性（CLL）两种B细胞白血病，表明这一代谢抑制机制可能具有普遍性。
此外，研究还提出了一些有价值的观点：例如，慢性抗原刺激（可能包括白血病相关抗原和非特异性多克隆激活）是诱导T细胞这种“代谢衰竭”表型的上游事件；白血病微环境中存在多种抑制性配体和Treg，共同构成了抑制网络；单纯阻断PD-1不足以完全逆转功能障碍，提示了联合疗法的必要性。这些观点为进一步的研究和临床探索指明了方向。这项研究为理解白血病免疫缺陷开辟了代谢新视角，并提出了通过代谢干预增强抗肿瘤免疫的潜在新途径。