免疫清除慢性感染或癌症需要采用并维持效应表型的细胞毒性CD8+ T细胞。细胞毒性T细胞功能是一个高度耗能的生物过程。在此，研究人员报道了D-α-羟基丁酸（DAHB）作为信号分子的能力，它增加线粒体ATP产生并驱动增殖性T细胞向细胞毒性效应细胞转化。DAHB信号将ATP产生从糖酵解转换为由脂肪酸氧化支持的氧化磷酸化（OXPHOS）。这种转换提高了磷酸原——磷酸肌酸（PCr）的水平。PCr生物能量储备和OXPHOS均为T细胞效应分化所必需。DAHB诱导的CD8效应基因转录通过BAF复合物依赖的效应基因座染色质重塑与生物能量学偶联。DAHB增强的CD8+ T细胞抗肿瘤活性在体外和体内均得到验证。总之，这些发现将细胞生物能量学与支持效应功能所需的染色质可及性和基因表达调控联系起来。
免疫系统清除慢性感染或癌症依赖于细胞毒性CD8+
T细胞采用并维持效应表型，而细胞毒性T细胞功能是一个高度耗能的生物过程。活化T细胞在次级淋巴器官中主要通过有氧糖酵解产生ATP，但线粒体氧化磷酸化（OXPHOS）上调对最佳效应功能至关重要。效应T细胞耗竭与线粒体功能障碍相关。此外，代谢物可作为信号分子发挥作用，例如D-乳酸能刺激线粒体电子传递链（ETC）活性而不被氧化。D-α-羟基丁酸（DAHB）是D-乳酸结构最相近的α-羟基酸，由多种细菌产生，并与结直肠癌免疫治疗成功相关。然而，线粒体ATP产生如何通过染色质可及性调控T细胞效应基因表达尚不明确。为此，研究人员系统探究了DAHB对CD8+ T细胞分化及效应功能的影响。
研究人员发现DAHB作为信号分子，通过刺激线粒体OXPHOS驱动增殖性T细胞向细胞毒性效应细胞转化。DAHB将ATP生产从糖酵解切换为由脂肪酸氧化（FAO）支撑的OXPHOS，并提高磷酸肌酸（PCr）水平。该过程以PCr和BAF染色质重塑复合物依赖的方式增强效应基因座染色质可及性，从而促进效应基因转录。体内外实验证实DAHB增强CD8+ T细胞抗肿瘤活性，并在人类T细胞中具有保守效应。这项研究将细胞生物能量学与染色质可及性及基因表达调控直接联系起来，为代谢佐剂用于抗肿瘤免疫提供了理论依据。相关论文发表在《Cell》。
在方法方面，研究人员采用了多组学与代谢分析手段，包括流式细胞术、RNA测序（RNA-seq）、蛋白质组学、代谢组学、Seahorse细胞外通量分析、稳定同位素示踪、转座酶可及性染色质测序（ATAC-seq）和染色质免疫沉淀（ChIP）-qPCR，并结合药理学抑制剂、CRISPR基因敲除及条件性基因敲除小鼠验证关键机制。小鼠品系包括C57BL/6J、OT-I、RAG2敲除（KO）和NSG，肿瘤模型涉及EL4-OVA、MC38、B16及A375异种移植；人类T细胞来自健康供者的外周血白细胞层（纽约血液中心或STEMCELL Technologies）。离体预处理或体内给药用于评估DAHB对过继转移T细胞和免疫检查点阻断联合治疗的影响。
研究结果如下：
（1）DAHB是T细胞分化和功能的强效诱导剂。通过流式细胞术、RNA-seq和蛋白质组学分析，研究人员发现DAHB比D-乳酸更显著增强干扰素-γ（IFN-γ）和穿孔素的表达，并上调肿瘤坏死因子（TNF）家族成员、趋化因子和细胞因子等大量效应分子。OT-I CD8+ T细胞经DAHB预处理后对EL4-OVA肿瘤细胞的杀伤力提高约3倍，且该效应在不同效靶比下均存在。
（2）DAHB独立于自身代谢诱导OXPHOS和FAO。Seahorse分析显示DAHB增加ATP偶联耗氧并降低糖酵解。稳定同位素示踪证明DAHB本身不进入三羧酸（TCA）循环，线粒体D-乳酸脱氢酶（LDHD）敲除也不影响其作用，提示DAHB作为信号分子而非代谢底物。DAHB处理使脂肪酸氧化增加约2倍，抑制肉碱棕榈酰转移酶1A（CPT1A）或敲低Cpt1a/Hadhb可削弱其细胞因子诱导能力，表明FAO支持DAHB介导的OXPHOS增强。
（3）DAHB增强OXPHOS依赖性基因表达。RNA-seq聚类分析显示，寡霉素抑制OXPHOS可阻断DAHB诱导的效应基因（如Prf1、Ifng），同时诱导整合应激反应（ISR）基因。DAHB虽能抑制组蛋白去乙酰化酶（HDAC）活性，但组蛋白乙酰化本身不足以驱动效应基因表达，表明线粒体ATP产生是关键。
（4）OXPHOS抑制通过ISR部分调节效应基因表达。使用复合物Ⅰ（piericidin）、Ⅲ（antimycin A）或Ⅴ（oligomycin）抑制剂均显著降低DAHB诱导的穿孔素和IFN-γ，并伴有ATF4和CHOP表达上调。ISR抑制剂ISRIB不能恢复穿孔素和IFN-γ，但可抑制TNF-α的异常增强，说明OXPHOS抑制部分经由ISR影响效应程序。
（5）线粒体OXPHOS提高PCr水平。代谢组学显示DAHB处理细胞中PCr是最显著升高的代谢物，而寡霉素或环肌酸（Cyc）可消除这一升高。肌酸激酶B（CKB）表达上调，并通过STORM成像和邻近连接实验定位于核膜附近。Cyc抑制PCr合成后，效应基因转录和细胞毒性均下降，提示PCr作为能量穿梭分子发挥缓冲作用。
（6）DAHB介导的生物能量学通过PCr依赖机制支持染色质重塑。ATAC-seq显示DAHB显著增加效应基因座（Prf1、Ifng、Tnf）染色质可及性，Cyc处理可逆转。抑制BAF复合物的ATP酶活性（BRM014）或通过PROTAC降解BAF（AU-24118）均可模拟Cyc的效应，降低可及性和效应基因表达。RNA-seq进一步证实Cyc和BAF抑制均能逆转DAHB诱导的效应基因程序，证明PCr与BAF复合物在同一通路中发挥作用。
（7）DAHB体内或离体处理增强抗肿瘤免疫。过继转移DAHB预处理的OT-I T细胞可显著抑制EL4-OVA肿瘤生长。DAHB与抗CTLA-4联合治疗在MC38和B16模型中均增强肿瘤抑制，但该作用在RAG2 KO免疫缺陷小鼠中消失，表明依赖适应性免疫。肿瘤浸润淋巴细胞（TIL）中IFN-γ产生增加，PD-1+CD39+细胞比例下降且表达更多TCF1，提示DAHB促进前体耗竭而非终末耗竭状态。
（8）DAHB增强人类T细胞效应功能。在人类CD8+ T细胞急性和慢性刺激模型中，DAHB均显著增加IFN-γ和TNF-α产生，并提高PCR水平。表达NY-ESO-1特异性TCR 1G4的人类CD8+ T细胞经DAHB预处理后对A375黑色素瘤细胞毒性增强；在NSG小鼠异种移植模型中，过继转移DAHB预处理的1G4 T细胞并给予DAHB可显著减缓肿瘤生长并降低肿瘤重量。
在讨论中，研究人员指出DAHB主要由细菌产生，但微生物群来源的DAHB能否在体内达到有效浓度尚待确定。DAHB经单羧酸转运体进入T细胞，但不作为代谢底物，而是通过促进FAO增强OXPHOS，同时抑制AMPK磷酸化和ISR应激通路。线粒体来源的ATP通过磷酸肌酸穿梭为染色质重塑提供能量支持，BAF复合物是这一过程的关键下游效应因子。与免疫检查点阻断联用时，DAHB处理的TIL表现出更高的TCF1和CD44表达，并保留多细胞因子产生能力，提示其维持效应状态并延缓终末耗竭。研究结论可翻译为：这些发现确立了线粒体ATP产生与染色质可及性之间的机制联系，并支持将代谢佐剂用于抗肿瘤免疫。
