Cell Metabolism | CRISPR筛出免疫营养调控靶点：XYLB-Xu5P赋能T细胞抗癌

舒桐科技

2025-07-30

导读：珠海舒桐生物长期专注于CRISPR功能筛选平台开发，可为广大科研工作者定制各种CRISPR-KO(敲除)，CRISPR激活（CRISPRa）和CRISPR抑制（CRISPRi）文库

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近年来，CRISPR/Cas9技术以其可编程、高效、特异的基因编辑能力，成为功能基因组学研究的革命性工具。其中，CRISPR筛选——特别是以文库形式进行的高通量正向或负向筛选，正在广泛应用于探索疾病发生发展的关键调控因子。

随着单细胞组学、空间转录组等多维技术的成熟，CRISPR筛选不再局限于体外单细胞系模型，更发展出适用于体内复杂环境的筛选策略，如原位CRISPR筛选、类器官筛选和肿瘤微环境相关筛选。特别是在肿瘤免疫领域，CRISPR体内筛选正被广泛应用于揭示免疫逃逸机制、免疫细胞分化通路、耐药发生的信号节点等，推动癌症精准治疗从“命中目标”迈向“调控系统”。

当前CRISPR筛选的主流应用方向包括：

正向筛选用于识别抗药、抗凋亡或促进转移的关键因子；
负向筛选广泛用于寻找合成致死靶点及毒性调控基因；
化合物协同筛查用于药物敏感靶点发现；
功能互作筛选探索通路网络间的调控节点。

近期发表于Cell Metabolism期刊的一项研究Xylulose 5-phosphate fosters sustained antitumor activity of progenitor-like exhausted SLC35E2+ CD8+ T effector cells运用代谢酶CRISPR文库，结合小鼠肿瘤转移模型，系统筛选出代谢酶XYLB这一具有“免疫调控型抗转移功能”的新因子。研究发现其代谢产物Xu5P能够增强T细胞干细胞样亚群（TPEX）的功能，提升抗肿瘤免疫力，并重塑肿瘤免疫微环境。这一“代谢-免疫”串联机制展示了代谢物作为免疫调节剂的潜力，也为未来饮食干预与免疫治疗协同策略提供了理论基础。

CRISPR筛选识别免疫依赖性抗转移基因

研究人员首先构建了覆盖1516个代谢相关基因、共4628条sgRNA的CRISPR敲除文库，感染Renca-Luc肾癌细胞，低MOI条件下筛选稳定表达后注入BALB/c和裸鼠体内建立肺转移模型。两周后回收肺组织，提取DNA并进行sgRNA测序分析，比较免疫正常与缺陷小鼠中sgRNA的富集差异，筛选出影响免疫相关转移的关键基因。

实验结论：

XYLB敲除后肺转移负担显著增加；
体外细胞增殖与迁移能力无显著变化；
XYLB缺失降低CD8⁺ T细胞浸润与活化状态；
在免疫缺陷小鼠中XYLB缺失无转移促进效应。

Xu5P功能验证与转运机制

在Renca细胞中过表达XYLB并进行代谢组学分析，发现其产物Xu5P显著上升。体外在CD8⁺ T细胞激活过程中补充Xu5P，分析其对激活分子和效应因子表达的影响；同时，通过尾静脉注射Xu5P评估其在小鼠肺转移模型中的免疫增强效应。构建膜转运蛋白靶向小文库并联合摄取实验，确定SLC35E2为Xu5P依赖的关键转运蛋白。

实验结论：

XYLB过表达显著提升Xu5P水平；
Xu5P促进CD8⁺ T细胞激活与细胞毒性分子表达；
Xu5P处理可在小鼠体内抑制肿瘤转移；

SLC35E2为Xu5P的T细胞跨膜转运蛋白（图3C–G）；
敲除SLC35E2可削弱Xu5P的功能效应（图3H–L）。

Xu5P维持TPEX表型的机制

通过scRNA-seq对Xu5P处理后的TILs进行分析，识别Tcf7⁺、PD-1⁺、Slamf6⁺ TPEX细胞亚群频率变化。检测α-KG代谢物水平和TET酶活性，并分析Tcf7启动子的DNA甲基化状态。进一步通过TET3基因敲除，验证Xu5P激活TPEX亚群依赖TET3介导的去甲基化调控路径。

实验结论：

Xu5P增加Tcf7⁺、PD-1⁺、Slamf6⁺ TPEX亚群频率；

Xu5P处理提升α-KG水平，增强TET3活性（图6B–F）；
Tcf7启动子去甲基化增加，维持其表达（图6G–I）；
TET3缺失或α-KG抑制剂阻断后Xu5P功能被削弱（图6J–M）。

Xu5P协同免疫治疗与营养干预验证

在多种小鼠瘤模型中分别给予Xu5P与PD-1抗体联合治疗，检测抗肿瘤反应及T细胞功能状态。采用富含Xu5P的天然植物饮食干预，评估其对血中代谢水平与免疫表型的影响。构建CD19 CAR-T细胞并在扩增过程中补充Xu5P，测试其对T细胞激活、增殖及在体内抗瘤活性的调节效果。

实验结论：

Xu5P联合PD-1抗体显著增强抗肿瘤效果（图7B–F）；
百合和苦瓜等Xu5P天然来源提高T细胞状态与治疗反应（图7H–I）；
Xu5P预处理可增强CAR-T细胞的抗瘤活性（图7L–N）。

总结

综上，该研究从代谢-免疫交叉调控出发，结合体内CRISPR筛选与多组学机制解析，明确了代谢酶XYLB通过产物Xu5P重塑CD8⁺ T细胞干细胞样亚群（TPEX）的机制，揭示了Xu5P介导的α-KG–TET3–Tcf7轴在T细胞命运维持中的关键作用。研究进一步表明Xu5P具备协同增强PD-1抗体疗效及CAR-T功能的潜力，亦可通过饮食摄取方式进行间接调控，提示其在免疫增强剂开发与免疫营养干预方向的转化潜力。

珠海舒桐生物长期专注于CRISPR功能筛选平台开发，可为广大科研工作者定制各种CRISPR-KO(敲除)，CRISPR激活（CRISPRa）和CRISPR抑制（CRISPRi）文库，并提供现货人和鼠全基因组sgRNA敲除文库。另外在文库构建领域，珠海舒桐拥有一下核心亮点：

「全场景·跨物种·精准筛」

√ 多维覆盖：质粒/病毒/细胞三态文库，适配体内、体外、类器官多模型

√ 全物种穿透：微生物改造+植物基因优化+农作物性状升级，一库打通基础到应用

√ 闭环式服务：生信设计-文库构建-NGS验证全流程支持。

关于舒桐

珠海舒桐医疗科技有限公司是一家以基因编辑为核心技术的生物医药企业，总部位于粤澳深度合作区——横琴新区，下设鼓润（武汉）医疗科技有限公司、广州舒桐医疗科技有限公司和杭州舒桐生物科技有限公司等全资子公司。公司为国家高新技术企业，拥有博士后工作站和多个博士后团队，已申请专利40余项，承担多项国家科技重大专项。公司致力于通过创新技术为多种疾病尤其肿瘤开展新药研发，提供基因靶向治疗方案。同时公司搭建了一站式基因编辑平台、分子诊断平台和科技服务平台，可提供从靶点筛选、基因编辑有效性检测到安全性评估的全流程解决方案；具备先进的CGT原料规模化生产能力，可为科研机构及生物医药企业提供安全高效的一站式服务和原料供应。舒桐医疗坚持以“创新、敬业、融合、开放”为核心价值观，致力于利用基因治疗技术造福人类健康，让生命更美好。