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文献来源：Wang Y, Chai Y, Liu Y, et al. Inhibition of tumor cell macropinocytosis driver DHODH reverses immunosuppression and overcomes anti-PD1 resistance. Immunity. 2025;58(10):2456-2471.e6. doi:10.1016/j.immuni.2025.07.013海军军医大学曹雪涛院士团队提出靶向DHODH抑制肿瘤细胞巨胞饮作用改善癌症免疫疗法

     

一、研究背景及目的

  

巨胞饮是一种不依赖网格蛋白的内吞形式，能够非选择性摄取细胞外的蛋白质、糖、脂质等，在营养物质匮乏的情况下肿瘤细胞通过巨胞饮作用（Macropinocytosis）维持其生长。然而肿瘤细胞巨胞饮作用在免疫逃逸中的代谢调节及其对免疫治疗的影响仍不清楚。

文章论文揭示了二氢乳清酸脱氢酶DHODH促进肿瘤细胞巨胞饮并促进肿瘤免疫逃逸的新机制，提出靶向抑制DHODH可以显著提升肿瘤细胞的免疫原性以及PD-1抗体疗效。

   

二、研究亮点

  

团队通过筛选发现二氢乳清酸脱氢酶（DHODH）是癌细胞巨胞饮作用所必需的；DHODH维持NRP1的 O-连接 N-乙酰葡糖胺化（O-GlcNAcylation）和膜定位以促进巨胞饮作用；巨胞饮作用通过增加 CIITA 谷酰化来抑制 MHC II 类分子，从而促进免疫逃逸；制癌细胞 DHODH可激活免疫反应并逆转抗 PD1 耐药性。 

  

 

  

三、研究要点

  

1、通过高通量筛选发现DHODH作为肿瘤细胞巨胞饮作用的关键

通过对A549细胞、人结肠腺癌细胞DLD-1、人胰腺癌细胞PANC-1和小鼠乳腺癌4T1细胞检测荧光标记的70 kDa葡聚糖的摄取能力来评估巨胞饮能力，选择了导致巨胞饮变化超过1.5倍的化合物进入第二轮筛选。在第二轮筛选的化合物中发现三种DHODH抑制剂。接下来在A549细胞中进行了全基因组CRISPR-Cas9介导的基因敲除筛选以发现控制巨胞饮的基因，使用BAY和经典的DHODH抑制剂布喹那（brequinar，BRQ）行了功能分析。结果发现：BRQ和BAY处理均能降低一组人和小鼠肿瘤细胞系中的巨胞饮，包括胰腺癌、肠癌、肺癌和乳腺癌。在A549细胞、HCT116细胞和4T1细胞中基因敲除DHODH可导致巨胞饮减少。为了检测DHODH是否在体内肿瘤细胞巨胞饮中是必需的，建立了皮下接种LLC细胞系的荷瘤小鼠模型，并通过肿瘤组织切片的荧光显微镜检查评估巨胞饮摄取。数据表明DHODH在体外和体内都是肿瘤细胞巨胞饮和生长所必需的。

    

  

图1、通过高筛选发现DHODH作为肿瘤细胞巨胞饮作用的关键

   

2、DHODH通过维持NRP1膜定位来介导肿瘤细胞巨胞饮

团队基于非靶向代谢组学分析发现BRQ改变了A549细胞的细胞内氨基酸含量，且重编程了甘油磷脂和鞘脂代谢，这表明细胞膜组成可能发生了改变，推测DHODH可能通过影响膜蛋白的定位来发挥作用。

为验证上述假设，从经BRQ处理或未处理的A549细胞中分离细胞膜蛋白，通过使用串联质谱标签（TMT）系统进行定量分析。结果发现：与未处理对照相比，BRQ处理细胞中巨胞饮相关蛋白整体减少，进而通过免疫印迹法进行了验证，发现在DHODH抑制剂处理后，NRP1在多种肿瘤细胞的质膜组分中显著减少，但在全细胞裂解液中并未减少，因此DHODH维持了肿瘤细胞中NRP1的膜定位。在A549细胞中基因敲除NRP1显示巨胞饮减少，但BRQ不能进一步降低NRP1缺陷型A549细胞的巨胞饮，且NRP1抑制剂EG01377也能减少巨胞饮，表明DHODH在促进巨胞饮方面位于NRP1的上游。

   

   

图2、DHODH通过维持NRP1膜定位来介导肿瘤细胞巨胞饮

  

3、HODH抑制剂在体内诱导抗肿瘤免疫并克服抗PD-1耐药性

为评估DHODH抑制剂在抗肿瘤免疫中的临床潜力，团队对4T1肿瘤小鼠模型进行了抗PD-1治疗联合或不联合BRQ腹腔注射的治疗实验。单独使用抗PD-1治疗时未观察到对肿瘤生长的显著抑制作用，表明该乳腺癌对PD-1治疗具有耐药性。然而，BRQ处理能够抑制肿瘤生长，且当BRQ与抗PD-1抗体联合应用时，肿瘤生长受到更为显著的抑制。

  

利用质谱流式细胞术（CyTOF）对肿瘤内免疫细胞进行了分析发现，在联合治疗或单独DHODH抑制后，CD45⁻肿瘤细胞表面的MHC II类分子染色增强，与在细胞系中获得的RNA-seq数据一致。因此，抑制DHODH可提高肿瘤细胞的免疫原性，这可能引起T细胞、B细胞和NK细胞浸润的增加。

  

为进一步研究介导抗肿瘤免疫应答的淋巴细胞区室，我们提取所有T细胞和NK细胞进行新一轮聚类，定义了九个不同的细胞亚群。结果发现：联合治疗（抗PD-1抗体加BRQ）后，CD8⁺ T细胞的簇1增加，该亚群高表达效应标志物（颗粒酶B、穿孔素、IFN-γ和TNF-α）和耗竭标志物（PD-1、T细胞免疫球蛋白和黏蛋白结构域蛋白3（TIM3）、淋巴细胞激活基因3（LAG3）和CD39）。该亚群属于具有内在抗肿瘤潜能的终末耗竭CD8⁺ T细胞，可能有助于联合治疗后的肿瘤消退。在联合治疗组中，表达丰富Ki67和PD-1的CD8⁺ T细胞簇2也增加。单独DHODH抑制富集的CD8⁺ T细胞主要位于簇3，该亚群表达中等量的PD-1和低量的效应标志物。与抗PD-1治疗相比，BRQ治疗组中簇3的频率略高，这可能解释了BRQ治疗效果优于抗PD-1治疗的原因。NK细胞是另一种肿瘤杀伤细胞，在联合治疗组中也显示出升高的趋势。另外还观察到联合治疗组中细胞毒性介质如颗粒酶B、穿孔素和IFN-γ增加，表明治疗后细胞毒性CD8⁺ T细胞和NK细胞富集，从而显著抑制肿瘤生长。

  

为确定不同免疫效应细胞在BRQ抗肿瘤功能中的相对重要性，在小鼠中分别耗竭CD4⁺ T细胞、CD8⁺ T细胞、NK细胞和巨噬细胞，然后检测BRQ与抗PD-1联合治疗的疗效。耗竭CD4⁺或CD8⁺ T细胞可消除联合治疗的抗肿瘤效应，但耗竭NK细胞或巨噬细胞对疗效几乎没有影响，说明BRQ的抗肿瘤效应依赖于CD4⁺和CD8⁺ T细胞。

  

综上所述，肿瘤内给予DHODH抑制剂可增加肿瘤细胞免疫原性，招募更多免疫细胞，并在体内激活有效的抗肿瘤免疫应答。重要的是，抑制肿瘤细胞DHODH克服了乳腺癌对抗PD-1治疗的耐药性，且与抗PD-1抗体联合使用时，还能提高抗PD-1疗效以抑制已建立肿瘤的生长。

   

 

图3、体内药理学抑制肿瘤DHODH激活有效的抗肿瘤免疫并克服抗PD-1耐药性

   

四、研究结论

   

该研究揭示了DHODH通过代谢途径维持NRP1的O-糖基化修饰及膜定位，促进肿瘤细胞巨胞饮。依赖巨胞饮途径摄取的赖氨酸和色氨酸作为戊二酰辅酶A的供体，能够增强肿瘤细胞CIITA的戊二酰化水平，抑制内源性MHC-II类分子的转录，从而导致肿瘤细胞免疫逃逸。使用DHODH抑制剂或敲除肿瘤细胞内DHODH能够显著抑制荷瘤小鼠肿瘤生长，通过增强肿瘤免疫原性招募更多免疫细胞浸润，有效逆转肿瘤对PD-1抗体治疗抵抗性。该研究首次将肿瘤细胞巨胞饮和免疫原性及其免疫治疗关联起来，为逆转免疫治疗抗性提供了新思路。

   

五、Clodronate liposomes清除巨噬细胞的方法和结果

   

6-8周雌性BALB/c小鼠，每只小鼠注射200微升巨噬细胞清除剂（Yeasen，40337ES），对照组接种脂质体对照（Yeasen，40338ES）。

   

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