编辑推荐：
为解决骨肉瘤免疫治疗效果不佳的问题，上海交通大学医学院附属上海总医院的研究人员开展 MTAP 缺失型骨肉瘤相关研究。他们发现甲硫氨酸干预可增强免疫治疗反应，为骨肉瘤治疗提供新策略，推荐科研读者阅读。
在医学领域，骨肉瘤（Osteosarcoma，OS）是一种极为凶险的原发性恶性骨肿瘤，常常 “瞄准” 青少年群体。被它盯上的患者，治疗选择相当有限，预后情况也不容乐观。随着医学的进步，免疫治疗为多种难治性实体瘤带来了新希望，可对骨肉瘤却效果不佳，免疫检查点疗法（ICT）也不例外。在骨肉瘤的肿瘤微环境（TME）中，肿瘤浸润淋巴细胞（TILs）数量稀少，就像一座 “冷清的孤岛”，这使得免疫细胞很难发挥作用，极大地限制了免疫治疗的效果。因此，弄清楚 TILs 在骨肉瘤肿瘤微环境中的招募和激活机制，找到有效的干预靶点，成为提高骨肉瘤免疫治疗效果的关键，也是众多医学研究者努力的方向。
为了解决这些难题，上海交通大学医学院附属上海总医院的研究人员展开了深入研究，并在《Cell Reports Medicine》期刊上发表了题为 “Methionine intervention induces PD-L1 expression to enhance the immune checkpoint therapy response in MTAP-deleted osteosarcoma” 的论文。他们发现，通过对甲硫氨酸代谢进行干预，可以诱导 PD-L1 表达，增强 MTAP 缺失型骨肉瘤对免疫检查点疗法的反应，这为骨肉瘤的治疗开辟了新的方向，有望为患者带来新的生机。
在这项研究中，研究人员运用了多种关键技术方法。他们通过构建临床队列，详细记录患者信息并跟踪治疗效果；借助单细胞转录组测序和批量 RNA 测序技术，深入分析肿瘤微环境中细胞的基因表达情况；开展动物实验，建立小鼠模型模拟骨肉瘤的发生发展过程，从而探究不同干预措施对肿瘤的影响。这些技术相互配合，为研究提供了有力支持。接下来，让我们一起看看他们具体都有哪些重要发现吧。
患者 MTAP 缺失对免疫检查点抑制剂治疗反应不佳
研究人员首先构建了基于 MTAP 状态的临床队列，其中包括回顾性免疫治疗随访数据集、单细胞转录组数据集以及匹配的转录组和基因组数据集。在回顾性免疫治疗随访数据集中，他们纳入了 13 例接受 ICT 治疗的骨肉瘤患者，根据 NGS 或免疫组化（IHC）结果将患者分为 MTAP 缺失组（5 例）和 MTAP 非缺失组（8 例）。详细记录患者的各项信息后，通过影像学检查和 RECIST v.1.1 标准评估治疗效果。结果发现，MTAP 非缺失组患者的病灶有缩小迹象，部分患者病情稳定或有部分缓解；而 MTAP 缺失组患者的病灶却出现增大，多数患者病情进展。这表明 MTAP 状态是骨肉瘤 ICT 治疗反应的限制因素，MTAP 缺失的患者对免疫检查点抑制剂治疗反应较差。
OS 的 TME 因 MTAP 状态而异
免疫检查点疗法的效果受肿瘤微环境影响。研究人员利用临床队列中的单细胞转录组数据集，对不同 MTAP 状态下的骨肉瘤肿瘤微环境进行研究。他们建立了高分辨率的单细胞肿瘤微环境图谱，将数据分为 41 个细胞亚群。通过分析发现，MTAP 在淋巴样细胞中表达最低，在髓样和间充质干细胞衍生的细胞群体中表达较高。进一步比较 MTAP 缺失（DEL）和野生型（WT）肿瘤微环境的细胞成分差异，发现 DEL 组中恶性增殖的间充质干细胞（MSC_08）和 COL3A1SPARC 成骨细胞（MSC_03）增多，而 CD8A+ T 细胞（Lym_06）、T 滤泡辅助细胞（Tfh）等细胞减少。同时，细胞间通讯分析显示，DEL 组中相关细胞之间的检查点受体 - 配体对表达降低。这些结果说明 MTAP 状态会影响骨肉瘤的免疫微环境，削弱与 ICT 治疗相关的分子信号。
MTAP 缺失的 OS 中缺乏 CD8A+ T 细胞的免疫抑制性 TME
为验证上述结论，研究人员利用包含匹配转录组和基因组数据的 SGH-OS 队列进行研究。通过 CNV 分析推断基因组特征，发现 MTAP 缺失的病例占 28.00%，且 MTAP 表达下调。利用 CIBERSORTx 对批量 RNA 测序数据进行反卷积分析，比较两组细胞成分差异，发现 MTAP 缺失的肿瘤微环境中，恶性增殖的间充质干细胞、COL3A1SPARC + 成骨细胞和破骨细胞前体增多，CD8A+ T 细胞和辅助性 T 细胞减少 。结合单细胞转录组数据集和 SGH-OS 数据集分析，发现只有恶性增殖的间充质干细胞和 CD8A+ T 细胞在两个数据集中均有显著差异。此外，在 SGH-OS 数据集中，MTAP 缺失组的 CD8A 及相关基因表达下调，T 细胞活性相关信号通路也下调。通过组织微阵列（TMA）和免疫组化检测 ICT 相关分子的蛋白表达，发现 MTAP 缺失的微环境中缺乏 CD8A+ T 细胞，PD-1 和 PD-L1 表达下调，且 MTAP 表达下调与预后不良相关。这一系列研究表明，MTAP 状态与骨肉瘤的治疗反应相关，MTAP 缺失会影响 CD8A+ T 细胞的活性和分布，导致免疫抑制性肿瘤微环境的形成。
MTAP 缺失导致的功能缺陷独立引起 OS 中 CD8A+ T 细胞缺乏
为排除其他基因组特征和信号通路改变对骨肉瘤肿瘤微环境的影响，研究人员构建了 MTAP 功能缺陷小鼠骨肉瘤细胞模型（DuNN shMtap）及其胫骨原位模型。在体外培养时，DuNN shMtap 与对照组（DuNN shCt）细胞生长无差异，但在免疫健全的 C3H 小鼠体内，DuNN shMtap 肿瘤组织的免疫相关信号通路下调，肿瘤增殖相关信号通路上调，肿瘤生长加速，且缺乏 CD8A+ T 细胞，这与临床骨肉瘤 TMA 观察到的肿瘤微环境特征一致 。为进一步验证 MTAP 功能独立导致骨肉瘤组织中 CD8A+ T 细胞缺乏，研究人员构建了 Mtap 基因缺失小鼠骨肉瘤细胞模型（DuNN Mtap-/-）及其对照模型，并进行功能挽救实验。将不同细胞模型与 T 细胞共培养，通过流式细胞术检测发现，DuNN Mtap-/- 中 CD8A+ T 细胞比例下降，而正常 MtapWT 功能挽救后，CD8A+ T 细胞比例增加，无活性的 Mtap G668A 挽救后，CD8A+ T 细胞比例仍低。这些结果表明，MTAP 功能缺陷在 MTAP 缺失的骨肉瘤中可独立导致肿瘤微环境中 CD8A+ T 细胞缺乏。
甲硫氨酸代谢干预逆转 CD8A+ T 细胞缺乏，增强 MTAP 缺失的 OS 的免疫治疗反应
尽管 MTAP 缺失通过 T 细胞缺乏为骨肉瘤肿瘤微环境带来生存优势，但研究人员发现 DuNN shMtap 组织存在甲硫氨酸代谢激活的代谢弱点。基于此，他们推测干预甲硫氨酸代谢可能增强 MTAP 缺失的骨肉瘤对 ICT 的敏感性。通过建立 DuNN shMtap 胫骨原位模型，进行甲硫氨酸限制饮食联合 ICT 实验，发现甲硫氨酸限制饮食显著下调肠道代谢组学中的甲硫氨酸相关代谢物，上调骨肉瘤肿瘤微环境中 CD8A+ T 细胞的分布，抑制肿瘤生长。考虑到甲硫氨酸限制可能对青少年产生毒副作用，研究人员使用选择性 MAT2A 抑制剂 SCR6639 进行实验。结果显示，SCR6639 联合 ICT 显著抑制肿瘤生长，延长小鼠生存时间，激活免疫相关信号通路，增加 CD8A+ T 细胞比例，减少 CD4+ T 细胞和 FOXP3+ T 细胞比例。这表明靶向 MAT2A 进行甲硫氨酸干预可逆转 MTAP 缺失的骨肉瘤免疫抑制微环境中的 CD8A+ T 细胞缺乏，增强其对 ICT 的敏感性。
MAT2A 抑制触发 MTAP 缺失的 OS 中 IKZF1 介导的 PD-L1 表达
研究人员进一步探究 MAT2A 抑制限制 MTAP 缺失的骨肉瘤细胞免疫逃逸的潜在机制。通过分析与 PD-L1 表达相关的基因，结合转录因子预测和 MAT2A 抑制后的基因表达变化，发现 PD-L1 转录因子 Ikaros 家族锌指 1（IKZF1）功能激活。体外实验中，用 MAT2A 抑制剂 PF-9366 处理 MTAP 缺失的骨肉瘤细胞系 143B，PD-L1 蛋白表达上调，而干扰 IKZF1 功能可阻止这种上调。体内 IHC 染色证明，MAT2A 抑制或甲硫氨酸饮食限制可增强肿瘤组织中 IKZF1 表达。此外，分析 SGH-OS 数据集发现，MTAP 缺失的骨肉瘤中 IKZF1 表达显著下调，且低 IKZF1 表达与骨肉瘤患者和肉瘤患者的不良预后相关。这表明甲硫氨酸限制通过激活 IKZF1 促进 PD-L1 表达，限制肿瘤细胞免疫逃逸，逆转免疫抑制性肿瘤微环境，增强 MTAP 缺失的骨肉瘤细胞对 ICT 的敏感性。
总的来说，这项研究揭示了 MTAP 缺失在骨肉瘤免疫治疗中的重要作用。MTAP 缺失导致免疫抑制性肿瘤微环境的形成，影响免疫检查点疗法的效果。而通过干预甲硫氨酸代谢，无论是限制饮食中的甲硫氨酸，还是抑制 MAT2A，都能诱导 PD-L1 表达，增强免疫检查点疗法的反应。这一发现为骨肉瘤的治疗提供了新的策略和潜在的治疗靶点，具有重要的临床意义。不过，研究也存在一些局限性。例如，MTAP 状态的检测方法存在一定局限性，不能完全反映特定细胞群体的异质性，MTAP 野生型细胞在肿瘤微环境中的作用还不完全清楚。此外，研究结果主要基于临床前模型，尚未在临床试验中得到直接验证，且 IKZF1 激活 PD-L1 表达的精确分子机制也有待进一步探索。但这些不足并不影响这项研究的价值，它为后续研究指明了方向，相信在未来，随着研究的不断深入，骨肉瘤的治疗将会取得更大的突破，为患者带来更多的希望。
