靶向FSP1选择性破坏肿瘤内调节性T细胞脂质过氧化物稳态以增强癌症免疫
作者与发表信息 本研究由Jesse Garcia Castillo、Stephanie Silveria、Leo Schirokauer、Antoine Sauquet、Jessica Hung、Grace Jaworski、Joseph M. Hendricks、Hei Sook Sul、James A. Olzmann和Michel DuPage*共同完成，通讯作者为Michel DuPage。作者单位主要为美国加州大学伯克利分校的分子与细胞生物学系，具体包括免疫学与分子医学部（第一单位）、分子治疗学部（第二单位）以及营养科学与毒理学系（第三单位）。该研究于2026年1月23日发表在《科学进展》（*Science Advances*）期刊上，卷12，文章编号eaea3703。
学术背景 本研究属于免疫学与肿瘤免疫治疗交叉领域，聚焦于一种新兴的癌症治疗策略——诱导铁死亡（ferroptosis）。铁死亡是一种由铁依赖的、不受控制的脂质过氧化物积累所驱动的调节性细胞死亡形式，在治疗耐药性癌症方面展现出潜力。然而，铁死亡调节通路在肿瘤微环境（Tumor Microenvironment, TME）中广泛免疫细胞内的作用尚不明确，其影响可能使治疗复杂化。
调节性T细胞（Regulatory T cells, Treg cells）是CD4+ T细胞的一个抑制性亚群，通过直接细胞接触和释放免疫抑制分子来抑制抗肿瘤反应，是癌症免疫治疗的主要障碍之一。Treg细胞通过优先利用氧化磷酸化、通过CD36导入脂质以及使用乳酸和脂肪酸作为替代碳源等方式，独特地适应了营养匮乏和缺氧的肿瘤微环境。此外，Treg细胞上调抗氧化途径（包括谷胱甘肽合成和硫氧还蛋白系统）以减轻氧化应激并维持其在TME中的功能。尽管Treg细胞依赖谷胱甘肽过氧化物酶4（GPX4）来防止铁死亡，但抑制GPX4并非可行的癌症免疫治疗策略，因为其抑制也会损害效应CD8+和CD4+ T细胞的存活。
除了GPX4，癌细胞通常表达替代性保护性铁死亡调节因子，如铁死亡抑制蛋白1（Ferroptosis Suppressor Protein 1, FSP1/AIFM2）和GTP环化水解酶1（GCH1）来抵抗GPX4抑制。本研究旨在探究FSP1在Treg细胞中的特异性作用。具体研究目标包括：1） 明确FSP1是否对Treg细胞的铁死亡抵抗及其在TME中的免疫抑制功能至关重要；2） 比较FSP1与其他经典铁死亡调节因子（如GPX4和NRF2）在T细胞活化中的表达差异；3） 探究特异性敲除Treg细胞或所有T细胞中的AIFM2（编码FSP1的基因）对肿瘤控制、自身免疫病理以及效应T细胞反应的影响；4） 评估靶向FSP1作为癌症治疗策略的潜力，即是否能在直接靶向癌细胞的同时，增强抗癌免疫反应而不引发自身免疫。
详细研究流程 本研究包含一系列严谨的体外、离体和体内实验，流程环环相扣，逻辑严密。
第一， Treg细胞铁死亡抵抗特性的表征。 研究人员首先通过流式细胞术分选（FACS）纯化初始Treg细胞和常规CD4+ T细胞（Tconv），在体外用抗CD3/CD28抗体激活后，使用荧光探针检测细胞内活性氧（ROS）和脂质过氧化物水平。结果显示，尽管Treg细胞具有更高的总ROS水平，但其脂质过氧化物积累却低于Tconv细胞。使用GPX4抑制剂RSL3处理后，Tconv细胞的脂质过氧化水平升高幅度显著大于Treg细胞，且只有铁死亡抑制剂Ferrostatin-1（Fer-1）能逆转此现象。细胞活力实验进一步证实，Treg细胞对RSL3诱导的铁死亡具有更强的抵抗力，而体外诱导的Treg细胞（iTreg）则与Tconv细胞同样敏感。离体实验（直接从脾脏分离T细胞进行短期处理）也重复了这一发现：CD8+和CD4+ Tconv细胞对GPX4抑制高度敏感，而Treg细胞则高度抵抗。
第二， FSP1在Treg细胞中特异性表达并介导铁死亡抵抗。 为了探究Treg细胞抵抗铁死亡的分子机制，研究人员通过定量PCR（qPCR）和RNA测序分析了多种铁死亡调节基因的表达。他们发现，在T细胞活化后，只有*AIFM2*（编码FSP1）和*GCH1*的表达显著诱导上调，而*GPX4*、*NFE2L2*（编码NRF2）、*KEAP1*、*ACSL3*、*ACSL4*、*LPCAT3*等基因则无此变化。并且，与Tconv细胞相比，活化的Treg细胞中*AIFM2*和*GCH1*的表达更高。重要的是，iTreg细胞虽然表达Foxp3，但并未上调*AIFM2*或*GCH1*的表达，这解释了它们为何对铁死亡敏感。为了直接验证FSP1的功能，研究人员构建了Treg细胞特异性敲除*AIFM2*的小鼠（*Foxp3-GFP-hCre; AIFM2fl/fl*，称为Treg.AIFM2δ/δ）。体外实验表明，与野生型Treg细胞相比，AIFM2缺陷的Treg细胞对RSL3诱导的细胞死亡显著更敏感。此外，对公共数据库的分析显示，在人类外周血单个核细胞（PBMC）中，活化的记忆性Treg细胞也表达最高水平的*AIFM2*。
第三， Treg细胞特异性缺失FSP1不影响外周免疫耐受。 为了评估靶向FSP1的潜在安全性，研究人员系统分析了年轻（16周）和年老（28周）的Treg.AIFM2δ/δ小鼠。结果显示，在淋巴器官（淋巴结、脾脏）和非淋巴器官（结肠、皮肤、肺）中，CD4+ Tconv、CD8+ T和Treg细胞的频率基本没有变化，仅在16周龄小鼠的肺和结肠中观察到Treg细胞频率有轻微下降。所有组织中T细胞的活化状态也未受影响。组织学检查（肝、肺、肾）未发现自身免疫性炎症浸润增加的迹象。表型分析发现，AIFM2缺陷的Treg细胞在关键谱系标记物（CD25, Foxp3, Nrp1）上无变化，但在结肠和肺的Treg细胞中，免疫抑制分子CD73的表达显著降低，在老年小鼠脾脏中CD39和CD73表达均下降。通过嵌合体竞争实验进一步证实，AIFM2缺陷的Treg细胞与野生型Treg细胞在稳态下的适应性无差异。这些结果表明，Treg细胞特异性缺失AIFM2不会导致系统性免疫耐受崩溃或器官特异性自身免疫。
第四， Treg细胞中FSP1缺失损害其在肿瘤中的免疫抑制功能。 研究人员在野生型小鼠皮下接种MC38结肠癌细胞，14天后分离肿瘤细胞进行离体RSL3处理，发现肿瘤内的Treg细胞同样对铁死亡诱导具有抵抗性。随后，他们在Treg.AIFM2δ/δ小鼠中接种MC38肿瘤，发现肿瘤生长被显著抑制。尽管肿瘤内Treg细胞的频率和活力仅轻微变化，但CD8+ T细胞与Treg细胞的比率显著增加。重要的是，使用抗体清除CD8+ T细胞完全逆转了Treg.AIFM2δ/δ小鼠中观察到的肿瘤生长抑制效果。为了证明这种效应是由脂质过氧化物积累介导的，研究人员给荷瘤小鼠注射了铁死亡抑制剂Liproxstatin-1（Lip-1）。Lip-1处理完全恢复了Treg.AIFM2δ/δ小鼠的肿瘤生长，但对野生型小鼠无影响。这表明，FSP1的抗氧化活性对维持肿瘤内Treg细胞的功能至关重要，破坏该活性可选择性削弱其免疫抑制，从而以CD8+ T细胞依赖的方式增强肿瘤控制。
第五， 全T细胞缺失FSP1增强对感染和癌症的T细胞反应。 考虑到未来药物会抑制所有T细胞的FSP1，研究人员构建了所有T细胞缺失AIFM2的小鼠（*CD4-Cre; AIFM2fl/fl*，称为T.AIFM2δ/δ）。用李斯特菌（*Listeria monocytogenes*）感染这些小鼠后，其细菌清除能力和抗原特异性CD8+ T细胞扩增与野生型小鼠无异，但Treg细胞频率降低。在MC38肿瘤模型中，T.AIFM2δ/δ小鼠的肿瘤生长也受到显著抑制，肿瘤内CD8/Treg比率升高，且肿瘤特异性CD8+ T细胞上耗竭标志物PD-1+LAG-3+的比例下降。这与GPX4或GCH1缺失会严重损害效应T细胞功能形成鲜明对比，表明FSP1缺失能特异性破坏Treg功能，同时保留甚至可能增强效应T细胞的抗肿瘤反应。
主要结果 1. Treg细胞具有独特的铁死亡抵抗表型：尽管总ROS水平更高，但Treg细胞能更有效地控制脂质过氧化物积累，从而对GPX4抑制诱导的铁死亡具有更强的抵抗力。这种抵抗性是其固有特性，而非单纯由Foxp3表达赋予。 2. FSP1是Treg细胞抵抗铁死亡的关键因子：*AIFM2*（FSP1）在T细胞（尤其是Treg细胞）活化后特异性诱导表达。遗传学删除*AIFM2*会显著增加Treg细胞对铁死亡的敏感性。人类数据也支持活化Treg细胞高表达FSP1。 3. Treg细胞特异性缺失FSP1是安全的：Treg.AIFM2δ/δ小鼠在稳态下未出现自身免疫病理，Treg细胞的频率、表型和适应性基本正常，仅部分组织中免疫抑制分子CD73/CD39表达有所下调，表明靶向FSP1可能具有较宽的治疗窗口。 4. 靶向Treg细胞的FSP1可增强抗肿瘤免疫：在MC38肿瘤模型中，Treg细胞特异性或全T细胞缺失AIFM2均能显著抑制肿瘤生长。这种效应依赖于CD8+ T细胞，并能被铁死亡抑制剂Lip-1所逆转，证明其机制是通过破坏Treg细胞内脂质过氧化物稳态，进而削弱其免疫抑制功能，而非直接大量杀死Treg细胞。 5. FSP1缺失对效应T细胞功能无损害：与GPX4缺失不同，全T细胞缺失AIFM2不影响CD8+ T细胞对细菌感染的反应能力，也不损害其在肿瘤中的扩增和功能，甚至可能降低其耗竭状态。这凸显了FSP1作为治疗靶点的独特优势。
结论与意义 本研究得出结论：FSP1/AIFM2是肿瘤微环境中调节性T细胞抵抗铁死亡并维持其免疫抑制功能的关键特异性调节因子。与GPX4等必需性抗氧化蛋白不同，FSP1在效应T细胞中并非不可或缺，其缺失能选择性破坏肿瘤内Treg细胞的功能，而不损害效应T细胞的抗肿瘤活性，也不会引发自身免疫病理。
科学价值：该研究首次明确了FSP1在Treg细胞生物学中的关键作用，揭示了Treg细胞在高压肿瘤微环境中维持功能的一种新的代谢-氧化还原保护机制。它阐明了不同铁死亡调节通路在免疫细胞亚群中的功能异质性，为理解免疫细胞的代谢适应性和命运调控提供了新视角。
应用价值：研究为癌症免疫治疗提供了极具潜力的新靶点。目前正在开发的靶向癌细胞FSP1以诱导铁死亡的药物，可能具有“一石二鸟”的双重益处：既能直接杀死癌细胞，又能通过解除肿瘤内Treg细胞的免疫抑制来增强机体自身的抗肿瘤免疫反应。这种联合效应有望与现有的免疫检查点阻断疗法（如抗PD-1）或细胞疗法产生协同作用。本研究的安全性数据（未引发自身免疫）进一步支持了靶向FSP1的临床转化前景。
研究亮点 1. 重要发现：首次鉴定出FSP1是Treg细胞特异性（相对于效应T细胞）的铁死亡抵抗关键因子，并证明靶向它可以特异性破坏肿瘤内Treg细胞功能，从而增强抗肿瘤免疫。 2. 新颖性与特异性：揭示了FSP1与GPX4在T细胞功能上的根本区别。GPX4是T细胞存活和功能的普遍必需因子，而FSP1的作用具有细胞类型选择性（主要针对Treg），这为开发选择性更高、毒性更低的治疗策略奠定了理论基础。 3. 严谨的机制与功能验证：研究从表型（铁死亡抵抗）到机制（FSP1表达与功能），再到体内功能验证（感染和肿瘤模型），并辅以安全性评估（自身免疫病理检查），构成了完整且令人信服的证据链。特别是使用Lip-1挽救实验和CD8+ T细胞清除实验，直接证明了其作用的脂质过氧化物依赖性和CD8+ T细胞依赖性。 4. 临床转化启发性强：研究直接呼应了正在进行的FSP1抑制剂临床试验，为其可能的免疫调节益处提供了坚实的临床前依据，并预测了其与现有免疫疗法联用的潜力。
其他有价值的内容 研究还提出了一个有趣的观察：胸腺来源的自然Treg细胞（nTreg）能上调FSP1，而外周诱导的Treg细胞（iTreg）则不能。作者推测，胸腺内强烈的TCR信号可能为nTreg细胞设定了独特的表观遗传状态，从而建立了更高的FSP1表达程序，以应对其固有的更高脂质过氧化压力。这为理解nTreg和iTreg细胞的功能差异提供了新的代谢维度。
这项研究将FSP1定位为Treg细胞特异性的铁死亡调节器和一个有前景的癌症免疫治疗靶点，为通过代谢干预重塑肿瘤免疫微环境提供了新的策略。