综述: 代谢重编程在调控肿瘤免疫微环境中的作用

肿瘤免疫治疗的成功揭示了宿主免疫在抵抗癌细胞增殖方面的重要作用以及抗肿瘤免疫治疗的可行性．但是具有免疫抑制作用的肿瘤微环境仍然是限制肿瘤免疫治疗进展的重要瓶颈．肿瘤微环境会诱发肿瘤细胞代谢发生重编程,此过程会导致肿瘤细胞与宿主免疫细胞竞争利用营养物质,肿瘤细胞来源的代谢产物或废物可通过多种方式影响免疫细胞的激活及效应功能的发挥,最终达到促使肿瘤细胞存活及增殖的目的．因此,本文就微环境条件下肿瘤细胞代谢重编程及其代谢产物对免疫微环境的影响展开讨论,以期为肿瘤免疫治疗提供理论基础及新的思路．     

微环境调控肿瘤代谢的研究

20世纪20年代,奥托·瓦博格首次发现肿瘤细胞在正常氧的情况下优先利用糖酵解的现象.近一个世纪以来,细胞代谢在肿瘤发生发展中的作用引起了广泛的关注.其基本机制是肿瘤细胞在营养匮乏的环境中通过劫持、重塑不同的细胞代谢途径,包括合成和分解途径,从而为其生存和增殖提供生物大分子原料;而这些代谢途径改变和代谢物的变化通过转录、表观、翻译和翻译后修饰等不同机制来调控细胞的生命活动,从而在肿瘤发生发展中起着至关重要的作用.因此,代谢异常是肿瘤的十大特征之一.近年来,随着对癌基因和抑癌基因的突变以及各类生长因子和下游信号通路的深入研究,特别是近十年对肿瘤细胞所处的微环境在肿瘤发生发展中的关键作用不断阐明,人们逐步认识到肿瘤细胞和其所处微环境的相互作用对肿瘤代谢的重塑产生重要的影响,因此揭示微环境对肿瘤细胞代谢的调控机制,将为肿瘤的诊断和治疗提供新的靶点和合理化治疗方案,从而提高肿瘤病人的生存率及其生活质量.     

肿瘤微环境及其能量代谢的重编程

20世纪20年代,瓦伯格(Warburg)提出,肿瘤细胞即使在供氧充足的情况下,葡萄糖依旧向乳酸转换,这种代谢称为有氧酵解(aerobic glycolysis)或"Warburg效应(Warburg effect)"。然而,后续越来越多的研究发现,并非所有的肿瘤中均存在"Warburg效应",肿瘤细胞的能量代谢存在明显的多样性。进一步的研究发现,肿瘤组织存在着复杂的微环境,肿瘤组织中不同区域氧的含量、乳酸的浓度及营养物质的供给都不尽相同,但肿瘤细胞却能适应逆境而保持快速生长。这种适应性是通过改变肿瘤细胞的能量代谢方式来实现的,称为能量代谢重编程。现综述了肿瘤微环境及其引起的细胞能量代谢方式的改变。对肿瘤能量代谢特征的研究,将有益于人们从肿瘤细胞能量阻断的角度开展肿瘤的临床治疗,同时对新的抗肿瘤药物的开发也有一定的指导意义。     

microRNAs在肿瘤免疫中的调控作用

microRNAs（miRNAs）是一类转录后调控基因表达的内源性非编码微小RNA。愈来愈多的研究显示,miRNAs在肿瘤免疫应答中发挥重要调控作用。一方面,miRNAs通过转录后调控ICAM（intercellular adhesion molecule）、B7（CD80／86）和HLA—G（human leucocyte antigen—G）等肿瘤表面分子的表达,影响肿瘤的免疫原性;另一方面,miRNAs通过平衡肿瘤局部的细胞因子微环境或调控肿瘤免疫相关细胞的分化、发育及功能发挥,调节机体抗肿瘤免疫应答。为后续深入研究肿瘤与宿主的相互作用机制,以及发展更有效的肿瘤生物治疗手段,就目前miRNAs在肿瘤免疫中的调控作用的研究进展做一综述。     

氨基酸代谢重编程在肿瘤发生发展中的作用

肿瘤的发生发展不仅取决于基因的突变或缺失,还随着肿瘤细胞的代谢重塑或异常改变而发生改变。在营养缺乏的条件下,肿瘤细胞的代谢重编程赋予癌细胞快速增殖的能力。其中,氨基酸代谢重编程是肿瘤代谢异常改变的重要特征之一。研究发现,氨基酸不仅能够作为氮供体为肿瘤细胞的增殖、侵袭和免疫逃逸过程提供核苷酸等生物大分子的合成原料,而且还是肿瘤微环境中免疫细胞活化和发挥抗肿瘤作用的重要代谢物质。氨基酸代谢的异常改变与肿瘤的发生发展和肿瘤免疫密切相关,其代谢途径中的部分关键蛋白质或关键酶可作为肿瘤诊断和治疗的生物标志物。因此,本文围绕氨基酸转运体对癌细胞增殖的影响和肿瘤代谢循环过程中的谷氨酰胺、天冬酰胺、丝氨酸和甘氨酸等氨基酸代谢的异常改变进行总结,介绍了氨基酸代谢与肿瘤细胞mTOR信号通路、肿瘤微环境和免疫细胞功能的相关性,对靶向氨基酸代谢的肿瘤治疗药物进行了分析和展望。期望该工作为深入了解氨基酸代谢对肿瘤发生发展的调控及其可能存在的肿瘤治疗靶点提供有用的参考。     

新型纳米材料在肿瘤微环境乏氧调控中的作用

乏氧微环境是大多数实体肿瘤的固有特质。乏氧微环境是导致肿瘤转移及治疗耐受的主要原因,也严重制约着诸如光动力等氧依赖型肿瘤疗法的疗效。因此,开发用于肿瘤乏氧微环境调控的有效策略一直是癌症治疗的研究重点。近年来,携氧纳米载体、产氧纳米载体等新型材料蓬勃发展,为调控肿瘤乏氧微环境带来新的希望。本文主要综述了纳米材料在肿瘤乏氧调控及增效癌症治疗方面的最新研究进展,并讨论了现阶段乏氧调控纳米体系的局限性及未来的临床应用前景。     

氨基酸代谢重编程在肿瘤发生发展及免疫治疗中的作用

代谢重编程是肿瘤细胞的主要特征。除了我们熟知的Warburg效应外,氨基酸及代谢产物影响肿瘤的发生发展,改变肿瘤微环境,在免疫应答及调节免疫细胞功能中的作用愈发明显,参与获得性及先天性免疫调节,因此氨基酸代谢受到越来越多的关注。肿瘤免疫治疗通过靶向特定分子及异常代谢过程,改变肿瘤微环境,协助自身免疫系统杀伤肿瘤细胞。氨基酸代谢能从信号转导、肿瘤炎性环境、新生血管生成、肿瘤细胞侵袭和转移等方面参与调节肿瘤微环境及抗肿瘤免疫应答,因此是肿瘤免疫治疗中重要的干预靶点。该文主要综述了近几年氨基酸代谢重编程在肿瘤发生发展及免疫治疗中的进展。     

小胶质细胞代谢重编程在神经退行性疾病中的作用

小胶质细胞作为大脑重要的固有免疫细胞,在神经免疫反应中发挥重要作用。小胶质细胞具有高度可塑性,可根据不同信号刺激表现出不同功能表型,而小胶质细胞代谢重编程可解释不同代谢途径对小胶质细胞功能表型和极化状态的调控影响。本文将重点讨论代谢重编程对小胶质细胞可塑性和功能的影响及其与神经退行性疾病之间的关系。     

胆固醇代谢重编程在胰腺癌中的作用及靶向胆固醇代谢药物的应用

胰腺癌起病隐匿,缺乏有效的治疗方法,是预后最差的实体肿瘤之一,亟需探索新的治疗方向。代谢重编程是肿瘤的重要标志之一,处于恶劣肿瘤微环境中的胰腺癌细胞为了维持旺盛的代谢需求将胆固醇代谢全面上调,肿瘤相关成纤维细胞为癌细胞提供大量的脂质。胆固醇代谢重编程涉及胆固醇的合成、摄取、酯化、以及胆固醇相关代谢产物的一系列调整,与胰腺癌的增殖、侵袭、转移、耐药、免疫抑制等表型密切相关,抑制胆固醇代谢具有明显的抗肿瘤作用。本文从胰腺癌的高危因素、肿瘤相关成纤维细胞与癌细胞间的能量交互、细胞胆固醇代谢关键靶点的作用机制及其靶向药物,综述了胰腺癌胆固醇代谢的复杂性与重要性。胆固醇代谢具有严格的调控与反馈机制,单一靶点药物在临床应用中的效果并不明确,因此胆固醇代谢的多靶点疗法是胰腺癌治疗的新方向。     

肿瘤微环境应激因子乳酸在肿瘤发展中的作用

肿瘤微环境应激主要包括:缺氧、胞外酸环境、葡萄糖缺乏等。乳酸堆积也是肿瘤微环境应激中一个重要特征。长期以来,乳酸一直被认为是代谢废物,但随着研究深入,发现乳酸作为癌代谢物与肿瘤增殖、转移、血管生成、免疫逃逸以及放化疗效果等肿瘤生物学功能密切相关,此外乳酸还可促进缺氧诱导因子稳定、作为"替代燃料"供能等进一步促进肿瘤恶性进展。因此,本文就肿瘤微环境中乳酸代谢与调控、乳酸对肿瘤生物学功能的影响等方面作一综述,旨在为针对乳酸这一异常代谢特征的抗肿瘤药物开发及临床治疗提供必要依据。     

肿瘤外泌体lncRNA在肿瘤微环境中的作用

外泌体是细胞分泌的纳米级囊泡,富含多种生物活性物质,是细胞间通讯的重要媒介.长非编码RNA(long non-coding RNAs,lncRNAs)可从多个方面影响肿瘤的发生发展,并能特异地分选入外泌体中.肿瘤微环境(tumor microenvironment,TME)是由肿瘤细胞及非肿瘤细胞(例如内皮细胞、免疫细...     

microRNA在诱导体细胞重编程中的作用

microRNA是调控基因转录后水平的一类长度约为22个核苷酸的非编码小分子RNA。大量研究证实, microRNAs广泛分布于真核生物, 其在细胞的分化发育、生长代谢等各种活动中都起着重要的调节作用。诱导多能性干细胞(Induced pluripotent stem cell, iPS)是将体细胞诱导成为具有胚胎干细胞性质的多潜能干细胞。iPS过程的核心为体细胞表观遗传状态发生重编程, 因此, 探明体细胞重编程机制对建立完善的iPS技术具有重要理论和实际意义。利用病毒载体将Oct4、Sox2、Klf4和c-Myc等因子导入体细胞的方法已不断发展, 但“基因组整合”及原癌基因的参与增加了诱导细胞的致癌率。随着使用腺病毒、质粒或蛋白诱导等“非整合型”方法及L-myc的替换均可获得具有多潜能性的干细胞, 癌变的风险大大降低。但其发生的理论机制仍不十分清楚。最近的研究证实, microRNAs影响体细胞的重编程过程, 特别是miR302/367、miR200、miR-34和miR290/295等家族的microRNAs在体细胞诱导为iPS过程中发挥重要作用。文章就近年microRNA在诱导多能干细胞中的作用进行综述。     

靶向宿主代谢重编程的溶瘤病毒调控策略

溶瘤病毒是一类天然的或经过基因编辑后能特异性在肿瘤细胞中复制、发挥抗肿瘤效应的病毒。溶瘤病毒的抗肿瘤效应主要通过以下两个方面实现：a. 直接的溶瘤效应，例如诱导肿瘤细胞发生凋亡、促使细胞裂解等；b. 溶瘤病毒作为一种激活免疫的药物，通过诱导机体产生强烈的抗肿瘤免疫，达到清除肿瘤的目的。溶瘤病毒疗法作为免疫疗法的一个重要分支，因其具有肿瘤特异性，便于基因改造等优点，成为该领域的研究热点。截至目前，处在临床实验招募和完成阶段的溶瘤病毒疗法虽然已达100多例，但已批准上市的产品仅有4款。溶瘤疗法应用于肿瘤治疗领域还面临着诸多挑战。因此，系统性回顾溶瘤病毒的改造策略，深入了解溶瘤病毒的生物学过程显得尤为必要。病毒依赖于宿主完成复制、增殖过程，其生物学过程与宿主的代谢状态密切相关。肿瘤的标志性特征为代谢重编程，即肿瘤细胞重新构建代谢网络以满足指数生长和增殖的需求并防止氧化应激的过程。通常包括糖酵解的增强和谷氨酰胺分解，以及线粒体功能和氧化还原稳态的变化。通过靶向宿主代谢重编程增强溶瘤病毒的复制、溶瘤能力是当前极具前景的方向。本文综述溶瘤病毒的临床应用现状及与代谢相关的调控机制，为进一步开发新型溶瘤病毒以及联用方式提供新的思路。     

整合素相关微环境调控肿瘤转移

整合素是肿瘤微环境的重要组成部分,是广泛存在于细胞膜表面的黏附分子,可以识别并结合细胞外基质中相应的配体,参与许多重要的生理过程,包括肿瘤转移.整合素可以促进肿瘤转移的各个阶段,肿瘤微环境也会反过来影响整合素的表达,从而促进癌症的发生发展.     

综述: 微环境调控肿瘤代谢的研究

20世纪20年代,奥托·瓦博格首次发现肿瘤细胞在正常氧的情况下优先利用糖酵解的现象．近一个世纪以来,细胞代谢在肿瘤发生发展中的作用引起了广泛的关注．其基本机制是肿瘤细胞在营养匮乏的环境中通过劫持、重塑不同的细胞代谢途径,包括合成和分解途径,从而为其生存和增殖提供生物大分子原料;而这些代谢途径改变和代谢物的变化通过转录、表观、翻译和翻译后修饰等不同机制来调控细胞的生命活动, 从而在肿瘤发生发展中起着至关重要的作用．因此,代谢异常是肿瘤的十大特征之一．近年来,随着对癌基因和抑癌基因的突变以及各类生长因子和下游信号通路的深入研究,特别是近十年对肿瘤细胞所处的微环境在肿瘤发生发展中的关键作用不断阐明,人们逐步认识到肿瘤细胞和其所处微环境的相互作用对肿瘤代谢的重塑产生重要的影响,因此揭示微环境对肿瘤细胞代谢的调控机制,将为肿瘤的诊断和治疗提供新的靶点和合理化治疗方案,从而提高肿瘤病人的生存率及其生活质量．     

肿瘤微环境的代谢竞争促进肿瘤发生

<正>缺少可识别抗原,慢性激活以及其他细胞的抑制作用,是T细胞不能有效抗肿瘤的原因。本文作者使用小鼠恶性肿瘤模型,发现肿瘤细胞对葡萄糖的消耗可以抑制T细胞功能,导致其mT OR信号通路激活抑制,糖酵解能力下降,IFN-γ分泌减少,从而促进肿瘤发生发展。作者发现,增强抑制型肿瘤糖酵解能力,可以削弱T细胞对肿瘤的抑制作用。临床中应用的针对     

渗透压在葡萄酒酵母代谢中的调控作用

以磷酸丙糖异构酶部分缺失突变株做对比,研究了渗透压对葡萄酒酵母发酵过程中甘油合成与挥发酸生成的调节作用.结果表明:渗透压对野生型葡萄酒酵母中存在的磷酸二羟丙酮(DHAP)与3-磷酸甘油醛(GA3P)平衡具有调节作用,能使平衡向磷酸二羟丙酮方向迁移以合成更多的甘油,而当磷酸丙糖异构酶部分缺失时渗透压对这一平衡基本不起作用...     

代谢调控在微藻油脂积累中的作用

矿物能源的无节制使用,引起了日益严重的环境问题.随着全球石油耗竭及其价格的上涨,大力发展生物质能源、寻求可再生性新能源,对经济的可持续发展、缓解能源压力、控制环境污染具有重要的战略意义.微藻以其生长周期短,含油量高而引起了人们的广泛关注.但由于对藻类脂肪代谢中的调节机制了解不多,以及微藻基因组研究的相对滞后,极大的限制了微藻生物质能源的大规模开发利用.随着现代生物技术的发展,通过基因工程、代谢工程的方法,调控微藻脂类代谢,提高藻类含油量和生物量已成为可能.该文综述了影响微藻生长和油脂积累的生理生态因素及其调控的研究进展,探讨了代谢调控在微藻油脂积累中的作用及其在生物质能开发中的应用前景.     

CircRNA在动物脂质代谢中的调控作用

脂质代谢具有复杂的生理过程,受激素、转录因子、酶和非编码RNA等多种因素影响,其中遗传是主要因素之一。环状RNA (circular RNA, circRNA)是存在于真核生物中的共价闭合的环形非编码RNA,具有组织特异性、保守性和稳定性。近年来,circRNA在脂肪生成和发育中的分子调控机制被广泛研究。本文概述了脂肪的分类、功能及其生成的调控机制,并重点综述circRNA对脂质代谢的调控,尤其是circOgdh和circHIPK3等标志性circRNA在动物脂肪沉积调控中的作用,以期为后续研究提供参考。