T 細胞代謝途徑研究新發現，有望為免疫學研究開拓新路

美國密西根大學羅傑爾癌症中心（University of Michigan Rogel Cancer Center）的研究團隊早前在《科學免疫學》（Science Immunology）期刊發表其 T 細胞代謝途徑研究的成果。該團隊成功開發一套體外（in vitro）培養系統，以有別於使用傳統培養基的方式來為 T 細胞提供養分，並發現所培養出來的細胞代謝模式與生物體內的 T 細胞相似。團隊相信這種新技術有望為免疫學研究帶來新方向，有助研究人員在實驗室中觀察不同的代謝模式如何調節 T 細胞在生物體內的持久性。

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T 細胞如何分門別類各司其職？代謝途徑正是關鍵

研究團隊由羅傑爾癌症中心腫瘤學研究教授 Costas A. Lyssiotis 博士帶領，以一種稱為「T_H17 細胞」的 CD4+ T 細胞為研究對象。這種輔助性 T 細胞（T helper cells，Th）表面具有 CD4 分子，會參與抵抗病原體感染和癌細胞的適應性免疫（Adaptive immunity），因會產生白細胞介素17（Interleukin 17，IL-17）而得名。T_H17 細胞在黏膜免疫反應（Mucosal immune response）中扮演重要角色，保護生物體免受傳染病原體侵害，如果 T_H17 細胞持久力不足，代表免疫系統已被削弱。相反，如果 T_H17 細胞變得過度活躍，就會觸發自體免疫（Autoimmunity），針對生物體本身健康的細胞和組織發動免疫攻擊，繼而可能引致嚴重疾病。

論文第一作者 Hanna S. Hong 表示，不同種類 T 細胞的特定身份和功能取決於其代謝途徑，因此各種 T 細胞的內部運作都不盡相同。對於包括 T 細胞在內的活細胞，糖解作用（Glycolysis）和氧化磷酸化（Oxidative phosphorylation，OXPHOS）是它們從食物分子中獲取能量的主要代謝途徑，而後者所能產生的能量（以 ATP 的形式）遠比前者為多。

根據團隊過去的研究所得的結果，細胞在生物體內將營養物質轉化為能量的機制與實驗室中的代謝模型差異甚大，這種差異妨礙會科學家將現有研究成果應用於現實世界。現時常用的培養基大多會驅使 T_H17 細胞透過糖解以獲取能量，但這與生物體內的 T 細胞的情況並不吻合。在這項研究中，Hong 針對現有的培養基的作出改良，開發出一種新的體外培養系統。新的培養基會誘導 T_H17 細胞依靠氧化磷酸化來產生能量，研究人員發現以這種新方式培養的 T_H17 細胞代謝模式與生物體內的 T 細胞相似。

氧化磷酸化使 T 細胞持久力更強、抗凋亡能力更高

這項研究其中一個重要發現是在氧化磷酸化培養基中生長的 T_H17 細胞具有更高持久力。氧化磷酸化使 T_H17 細胞的粒線體（Mitochondria）更強壯、較少出現粒線體自噬（mitophagy）的情況。此外，這些細胞還會呈現出一種對細胞凋亡（Apoptosis）更有抵抗力的表型（Phenotype），其特徵為具有較多 BCL-XL（一種抗凋亡蛋白）而 BIM（一種促凋亡蛋白）則較少。相比之下，糖解作用會導致 T_H17 細胞更多發生粒線體自噬，而 BCL-XL 與 BIM 的份量亦不平衡，使細胞更容易凋亡。另一方面，研究人員又發現，在小鼠黑色素瘤模型中，氧化磷酸化有助保護 T_H17 細胞免於凋亡。