文献解读 | MFN2介导的线粒体-内质网接触通过维持线粒体钙稳态增强CD8+ T细胞在肿瘤微环境中的代谢适应和效应功能

Mitofusin-2（MFN2）的表达与多种癌症的预后呈正相关。CD8+ T细胞中Mfn2的基因消融会抑制线粒体代谢和功能，并促进肿瘤进展。在肿瘤浸润性CD8+ T细胞中，MFN2通过与ER内嵌的Ca2+-ATPase SERCA2相互作用，增强线粒体-内质网（ER）接触，促进高效线粒体代谢所需的线粒体Ca2+内流。MFN2刺激SERCA2的ER Ca2+提取活性，从而防止线粒体Ca2+的过度积累和凋亡。因此，揭示了一种细胞器串扰的栓系和缓冲机制，该机制调节肿瘤浸润性CD8+ T细胞的代谢适应度，并强调了增强MFN2表达以优化T细胞功能的治疗潜力。

单细胞测序

1. MFN2在激活的瘤内CD8+ T细胞中表达上调，并与癌症患者更好的生存率相关

116例ccRCC患者的肿瘤样本。免疫组化（IHC）显示，CD8+ TILs中MFN2表达较高的患者整体生存期和疾病生存期较长。从ccRCC样本中分离出的CD8+ TILs进行了单细胞测序（scRNAseq）分析捕获3569个CD8+ T细胞。MFN2随着假时间逐渐上调，同时参与CD8+ T细胞激活和OXPHOS的基因表达增强。使用 SCENIC 分析发现了关键转录因子 AP-1确定了潜在的 c-JUN/AP-1 结合位点，AP-1 通路主要负责 CD8+ T 细胞活化后 MFN2 的上调。

2. MFN2在体内维持CD8+ T细胞的抗肿瘤免疫和效应

对从WT和Mfn2CKO小鼠中分离的CD8+ TILs进行了scRNA-seq检测。WT小鼠中CD8+ TILs的单细胞转录组分析显示，Mfn2在增殖的T细胞中表达最高，而Mfn1在T细胞亚群中表达相对稳定。分析显示，Mfn2缺失的细胞中，细胞毒性基因（Gzmb和Gzmk）的表达水平较低，而短寿命效应T细胞标记物Klrg1（44）和抑制受体基因Ctla4（图2K）的表达水平较高。总之，这些数据表明，MFN2支持TME内T细胞的长期激活、增殖、功能和存活。

3. MFN2 与内质网上的 SERCA2 相互作用介导线粒体-内质网接触和线粒体 Ca2+ 内流对于肿瘤内 CD8+ T 细胞线粒体代谢和抗肿瘤免疫至关重要

WT 和 Mfn2CKO  B16 小鼠的 CD8+ TILs 进行了转录组测序，富集分析显示，与 WT 相比，Mfn2-/-  CD8+ T 细胞中与 T 细胞活化、代谢、线粒体膜组织和内质网稳态相关的通路下调。此前有报道称，内质网应激可调节T细胞的线粒体活性，而在Mfn2−/−CD8+ TILs中，内质网应激基因的表达略有下降。接下来研究了Mfn2−/−CD8+ TILs中线粒体代谢受损的机制。已知MFN2通过介导线粒体融合和/或mito-ER接触来调节线粒体代谢。经验证表明，MFN2 介导的 mito-ER 接触和线粒体 Ca2+ 内流是 CD8+ TILs 线粒体代谢和效应功能所必需的。为了确定 MFN2 如何介导 mito-ER 接触，对人胚胎肾（HEK）293T细胞和T细胞中MFN2的相互作用组进行了质谱分析，发现肌浆/内质网钙腺苷三磷酸酶（ATPase）1/2/3（SERCA1/2/3或ATP2A1/2/3）是内质网上潜在的mfn2相互作用分子。

4.促进MFN2的表达可改善基于T细胞的肿瘤免疫治疗的效果

用来氟米特治疗携带b16的小鼠，来氟米特是一种先前报道的促进MFN2表达的药物。在作者的实验中，来氟米特以浓度依赖性的方式增强了CD8+ T细胞中MFN2的表达和mito-ER接触。与αPD- 1阻断单药治疗相比，αPD- 1和低剂量来氟米特联合治疗（每3天4mg/kg进一步限制了肿瘤生长，但不抑制C57BL/6或BALB/c裸鼠的B16肿瘤生长，延长了生存期。这种协同效应在Mfn2CKO小鼠中没有观察到，表明其依赖于来氟米特诱导的MFN2过表达，结果表明，提高CD8+ T细胞中MFN2的表达可能是提高肿瘤免疫治疗疗效的有效辅助策略。

研究揭示了CD8+ TILs中的一个细胞器通信辅助代谢途径，该途径是由MFN2和SERCA2之间的串扰介导的一个系结和缓冲机制控制的。通过增加MFN2的表达来增强CD8+ T细胞中的这一过程可能有利于接受癌症免疫治疗的患者。

参考文献：

Yang JF, Xing X, Luo L, Zhou XW, Feng JX, Huang KB, Liu H, Jin S, Liu YN, Zhang SH, Pan YH, Yu B, Yang JY, Cao YL, Cao Y, Yang CY, Wang Y, Zhang Y, Li J, Xia X, Kang T, Xu RH, Lan P, Luo JH, Han H, Bai F, Gao S. Mitochondria-ER contact mediated by MFN2-SERCA2 interaction supports CD8+ T cell metabolic fitness and function in tumors. Sci Immunol. 2023 Sep 29;8(87):eabq2424. doi: 10.1126/sciimmunol.abq2424. Epub 2023 Sep 22. PMID: 37738362.