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背景和目的:癌症已经成为继慢性病之后导致人类死亡的首要原因,每年全世界因癌症死亡的肿瘤患者高达1千万人。目前,癌症治疗的常规手段如手术、化疗、放疗和靶向治疗等只能延长少数患者的生存期,且临床有效率较低。近年来,肿瘤免疫治疗在肿瘤治疗领域取得了重大突破。其中,过继性细胞疗法作为肿瘤免疫治疗的一种重要方式,能够有效杀伤肿瘤细胞,从而使患者获益。临床试验已经证明体外培养抗原特异性T细胞并输注至肿瘤患者体内后能够改善其生存期,展示了良好的临床应用前景。然而,由于肿瘤微环境中免疫抑制因素的存在,浸润至肿瘤部位的T细胞处于功能失调状态,不能够有效识别并杀伤肿瘤细胞,进而导致治疗效果不佳。因此,逆转T细胞功能失调状态并增强T细胞抗肿瘤效应是提高免疫细胞治疗疗效的重要研究方向。随着测序技术的发展,已有研究证实肿瘤患者外周血中PD-1+T细胞与肿瘤浸润性T细胞具有相似的T细胞受体（TCR）,提示其具有抗原特异性,能够识别并杀伤肿瘤细胞。研究发现,体外培养并回输自体外周血PD-1+CD8+T细胞能够使实体瘤患者获益。然而,长期的随访却发现这些获益的病人部分出现了复发甚至是肿瘤进展。究其原因,科学家们发现回输至体内的T细胞出现了功能失调,而目前关于PD-1+CD8+T细胞功能失调的分子机制尚不清楚。本研究中,我们通过建立T细胞功能失调小鼠模型,在PD-1+CD8+T细胞功能失调前后取出肿瘤组织,并分选出其中的PD-1+CD8+T细胞,通过高通量测序发现相较于PD-1+CD8+T细胞功能失调前,苹果酸脱氢酶（Malic enzyme 1,ME1）在PD-1+CD8+T细胞功能失调后表达下降,可能是影响PD-1+CD8+T细胞功能的关键基因。据报道,ME1是一种苹果酸酶,在细胞内催化苹果酸转化成丙酮酸,同时伴随有磷酸酰胺腺嘌呤二核苷酸（nicotinamide adenine dinucleotide phosphate,NADPH）的产生。同时,ME1在肿瘤细胞中存在表达差异,与肿瘤相关基因的调控存在联系。然而,ME1是否调控PD-1+CD8+T细胞的抗肿瘤功能尚不清楚。本研究首次通过高通量测序发现ME1介导了 PD-1+CD8+T细胞功能的失调,并进一步从回输治疗动物模型、肺癌患者外周血标本、体外和体内实验等多方面深入探究ME1对PD-1+T细胞功能及其抗肿瘤作用的影响。综上所述,我们发现PD-1+T细胞中ME1增强了 T细胞内线粒体有氧代谢并促进PD-1+T细胞的功能因子表达与分泌,是PD-1+T细胞功能的关键差异基因;ME1与肺癌患者的PD-1+T细胞功能因子表达正相关,提示ME1可能作为T细胞抗肿瘤反应的基因标记物预测患者的预后,为肿瘤免疫治疗提供新的策略。研究材料与方法:1.建立T细胞功能失调黑色素瘤和肺癌小鼠模型,分别给C57 WT小鼠皮下注射B16-OVA和LLC-OVA肿瘤细胞,成瘤以后尾静脉回输活化后的小鼠OT-1 CD45.1 T细胞进行治疗。2.鉴定不同时间点T细胞功能差异,分别在回输治疗第3天和第7天各取3-4只小鼠,处死后取出肿瘤组织和脾脏,研磨组织过滤得到细胞,取出外周血裂红后得到细胞,分别采用流式细胞术检测PD-1+CD8+OT-1细胞表面分子及功能因子IL-2、IFN-γ、TNF-α、Perforin和Granzyme B的表达,并比较第3天和第7天T细胞功能差异。3.利用高通量测序及生物信息学分析T细胞功能失调肺癌小鼠模型中第3天和第7天的肿瘤组织中PD-1+CD8+T细胞差异基因,鉴定出影响其功能的关键基因（ME1）。4.体外实验使用慢病毒感染敲低CD8+T细胞ME1,使用qRT-PCR检测敲低效率及功能因子改变,通过流式细胞术分析敲低ME1后PD-1+CD8+T细胞功能的改变,利用线粒体压力检测试剂盒检测敲低ME1后PD-1+CD8+T细胞氧化磷酸化的改变。5.体内实验使用C57小鼠皮下接种LLC-OVA细胞,待成瘤后体外活化CD8+OT-1 CD45.1 T细胞和SH-ME1 CD8+OT-1 CD45.1 T细胞并尾静脉回输至荷瘤小鼠,观察肿瘤体积大小。6.收集肺癌病人外周血,分选出PD-1+T细胞,qRT-PCR检测ME1及功能因子的表达,并分析ME1表达与PD-1+T细胞功能分子的相关性;数据库分析ME1表达与肺癌病人生存预后的关系。结果:1.在T细胞失调黑色素瘤和肺癌小鼠模型中发现,随着肿瘤体积的生长,PD-1+CD8+T细胞功能因子分泌水平逐渐下降;与肿瘤组织中浸润早期的PD-1+CD8+T细胞相比,浸润晚期的PD-1+CD8+T细胞中ME1的表达水平降低。2.敲低ME1的表达抑制了 PD-1+CD8+T细胞的氧化磷酸化水平和功能因子表达与分泌水平。3.敲低ME1的表达降低了 PD-1+CD8+T细胞的抗肿瘤能力。4.在肺癌患者中,ME1高表达组PD-1+T细胞的功能因子表达量较高。5.数据库结果显示ME1高表达的肺癌患者具有良好的生存预后。结论:1.ME1能够增强PD-1+T细胞的氧化磷酸化和功能因子表达与分泌,且与肺癌患者的PD-1+T细胞的功能因子表达正相关,是影响PD-1+T细胞功能的关键基因。2.ME1可能作为PD-1+T细胞抗肿瘤反应的标记物并预测患者的预后。