文章标题：VCP downstream metabolite glycerol-3-phosphate (G3P) inhibits CD8+T cells function in the HCC microenvironment
期刊：Signal Transduction and Targeted Therapy
影响因子：40.8
合作单位：中国科学技术大学第一附属医院
百趣提供服务：新一代代谢组学 NGM
肝细胞癌(Hepatocellular carcinoma, HCC)是全球癌症相关死亡的第三大原因，其治疗选择有限，尤其是对于晚期患者。免疫检查点阻断(Immune checkpoint blockade, ICB)疗法在HCC治疗中显示出潜力，但响应率较低，不足20%。肿瘤微环境(Tumor microenvironment, TME)的免疫抑制特性是导致治疗效果不佳的关键因素之一。在TME中，CD8+T细胞的功能受损，限制了其抗肿瘤能力。然而，导致这种功能障碍的分子机制尚未完全明确。2025年1月24日，中国科学技术大学刘连新教授团队在Signal Transduction and Targeted Therapy 上在线发表题为“VCP downstream metabolite glycerol-3-phosphate(G3P) inhibits CD8+T cells function in the HCC microenvironment”的研究论文，确定含缬氨酸蛋白(Valosin-containing protein, VCP)是肝细胞癌(HCC)中CD8+T细胞抑制的关键调节因子。
研究者发现，含缬氨酸蛋白(Valosin-containing protein, VCP)在HCC中通过抑制CD8+T细胞的激活、增殖和细胞毒性能力，显著增强了TME的免疫抑制特性。实验中，VCP的敲除(Vcp depletion)在免疫健全的C57BL/6小鼠模型中显著抑制了肿瘤生长，而在免疫缺陷的裸鼠模型中效果不明显，表明VCP对肿瘤生长的影响主要通过免疫系统发挥作用（图1a、b）。进一步的实验表明，在VCP过表达的小鼠模型中，肿瘤发生更早、肿瘤体积更大、生存期更短（图1d、e、f、g）。单细胞RNA测序分析显示，VCP过表达组中T细胞亚群数量减少，尤其是效应CD8+T细胞（图1h、i）。此外，免疫耗竭实验表明，CD8+T细胞的缺失几乎消除了VCP敲除对肿瘤生长的抑制作用（图1j、k），证实了效应CD8+T细胞在VCP介导的肿瘤生长中的关键作用。
图1. VCP通过代谢物介导的机制抑制CD8+T细胞功能
为了探究VCP的作用机制，研究者进行了共培养实验，发现VCP的缺失增强了CD8+T细胞的细胞毒性、减少了CD8+T细胞的凋亡，并上调了细胞因子GzmB和IFN-γ的水平（图2b、c、d）。进一步的实验表明，VCP通过分泌物抑制CD8+T细胞的功能。通过将肿瘤细胞的条件培养基(CM)分为>3 kDa（富含蛋白质）和<3 kDa（富含代谢物）两部分，研究者发现代谢物部分对CD8+T细胞功能的抑制作用更为显著（图2n、o）。这表明VCP通过代谢物介导的机制抑制CD8+T细胞的功能。
代谢组学分析显示，VCP缺失的HCC细胞培养基中G3P(Glycerol-3-phosphate）水平变化最为显著（图3a）。G3P是脂质合成、氧化磷酸化和糖酵解的中心节点（图3b）。实验验证了G3P在VCP缺失的细胞内外水平均降低（图3c、d），并且在HCC患者肿瘤组织的间质液中G3P浓度高于匹配的血浆（图3f）。此外，G3P的添加能够抵消VCP缺失对CD8+T细胞的促进作用，包括增殖、细胞因子表达和激活（图3g、h、i）。这些结果表明，VCP通过下游代谢物G3P抑制CD8+T细胞的功能。
研究者进一步探究了VCP如何调节G3P的积累。实验发现，VCP的缺失上调了Gpd1l的mRNA水平，但对Gpd1的mRNA水平无影响（图4a）。蛋白质检测显示，VCP的缺失降低了GPD1L蛋白水平，但对GPD1蛋白水平无影响（图4b）。此外，GPD1L的敲低显著降低了细胞内外的G3P水平，而GPD1的敲低则无此效果（补充图5a-c）。这些结果表明，HCC中的G3P主要依赖于GPD1L的表达。进一步的实验表明，VCP通过泛素-蛋白酶体途径稳定GPD1L，并且VCP与GPD1L直接相互作用（图4i、j、k）。分子对接模拟和免疫荧光染色进一步证实了VCP与GPD1L的相互作用（图4l、m）。这些结果表明，VCP通过稳定GPD1L来促进G3P的积累，从而抑制CD8+T细胞的功能。
研究者发现，G3P能够抑制CD8+T细胞的激活和效应功能，其机制是通过抑制T细胞受体（TCR）信号通路中的关键蛋白LCK（图5a、b、c）。G3P处理的CD8+T细胞显示出TCR信号通路中关键蛋白的磷酸化水平降低，包括LCK（Y394）、ZAP70、LAT和PI3K（图5c）。此外，G3P处理的CD8+T细胞中TCR信号微簇的形成减少（图5d-g）。这些结果表明，G3P通过抑制LCK信号通路抑制CD8+T细胞的激活和效应功能。
图5. VCP在HCC中维持GPD1L的稳定性以积累G3P
实验表明，G3P能够剂量依赖性地抑制LCK的Y394位点的磷酸化，同时增强Y505位点的磷酸化（图6a、b）。进一步的实验表明，G3P通过与LCK的AA330-509区域结合来抑制LCK的活性（图6h-o）。这些结果揭示了G3P通过直接与LCK相互作用并抑制其活性的分子机制。
图6. G3P通过LCK信号抑制CD8+T细胞
研究者提出了靶向VCP与抗PD1治疗联合应用的策略，以重塑HCC的TME。实验结果表明，VCP抑制剂CB-5083与抗PD1治疗的联合应用显著抑制了HCC小鼠模型中的肿瘤生长，并且没有导致小鼠体重下降（图7b、c）。流式细胞术分析显示，联合治疗增强了CD8+T细胞的浸润、效应功能和激活（图7d-f）。此外，联合治疗组的肿瘤间质液中G3P水平显著降低（补充图8g）。这些结果表明，靶向VCP与抗PD1治疗的联合应用能够显著改善HCC的免疫微环境，抑制肿瘤生长。
本研究揭示了VCP在HCC中通过稳定GPD1L促进G3P积累，进而抑制CD8+T细胞功能的新机制。VCP的抑制能够增强抗PD1治疗的效果，为HCC的免疫治疗提供了新的策略。研究结果不仅揭示了VCP在HCC中的重要作用，还为开发新的联合治疗方案提供了理论依据。未来的研究将进一步探索VCP-G3P轴在其他癌症类型中的应用，并评估其在临床治疗中的潜力。
