飲食已被證明可以提供一系列健康益處，包括預防癌症擴散或加強疾病的治療。 然而，由於食物的多樣性和飲食代謝的複雜性，人們對特定營養素如何影響人體生理和病理過程知之甚少。
芝加哥大學的研究人員透過構建血液營養化合物庫並篩選其內容來解決這一困境，以確定影響癌症發展及其對治療反應的營養物質。
“有很多研究試圖破譯飲食與人類健康之間的聯絡，但由於人們吃的食物種類繁多，很難理解其潛在機制，”該研究的通訊作者陳靜說。 “但如果我們只關注從食物中提取的營養物質和代謝物，我們就會開始看到它們如何影響生理和病理。”
研究人員的庫包含 255 種生物活性營養衍生分子，他們篩選了這些分子透過啟用免疫系統的效應 CD8+ T 細胞來影響抗腫瘤活性的能力。 當幼稚 T 細胞遇到抗原時，它會分化為效應 T 細胞。 細胞毒性 CD8+ T 細胞負責殺死癌細胞或病原體感染的細胞，是一種效應 T 細胞。 在他們的“前六名”中，他們認為反式牛油酸（TVA）是表現最好的。
“透過關注能夠啟用 T 細胞反應的營養物質，我們發現了一種實際上可以透過啟用重要免疫途徑來增強抗腫瘤免疫力的營養物質，”陳說。
TVA是一種天然反式脂肪酸，主要來自反芻動物、牛、羊等食草動物的肉脂肪，以及牛奶和黃油等乳製品； 人體無法自己產生。 有趣的事實：TVA 的名字源自拉丁語，意為牛，vacca。 只有大約 20% 的 TVA 被分解成其他副產品，其餘 80% 在血液中迴圈。“這意味著它肯定還有其他作用，所以我們開始更多地研究它，”陳說。
透過對不同腫瘤型別的細胞和小鼠模型進行實驗，研究人員發現，與餵食對照飲食的小鼠相比，給小鼠餵食富含 TVA 的飲食可顯著降低黑色素瘤和結腸癌細胞的腫瘤生長潛力。 TVA 飲食（而非對照飲食）導致腫瘤浸潤淋巴細胞 (TIL) 中的 CD8+ T 細胞數量增加，這些細胞將癌細胞識別為異常細胞並穿透腫瘤的微環境殺死它們。 膳食 TVA 可減少腫瘤中 CD8+ T 細胞的耗竭，並促進細胞功能，包括存活。 TVA 飲食不會影響無腫瘤小鼠的 CD8+ T 細胞群和功能，這表明飲食 TVA 對 T 細胞的影響可能依賴於產生免疫反應。
研究人員進行了分子和遺傳分析，以確定 TVA 對 T 細胞的影響，包括一種監測單鏈 DNA (ssDNA) 轉錄的新技術，稱為酮醛輔助單鏈 DNA 測序 (KAS-seq)。 分析表明，TVA 使免疫細胞表面受體 GPR43 失活，該受體通常由腸道微生物群產生的短鏈脂肪酸啟用。 TVA 壓倒短鏈脂肪酸，啟用 CREB 通路，這是一種涉及多種功能的細胞訊號通路，包括細胞生長、存活和分化。 研究人員還發現，從 CD8+ T 細胞中去除 GPR43 受體的小鼠模型缺乏增強的抗腫瘤能力。
研究的最後一步是分析接受嵌合抗原受體 (CAR)-T 細胞淋巴瘤免疫治療的患者的血液樣本。 CAR-T細胞療法使用基因改造的T細胞來更有效地定位和摧毀癌細胞。 研究人員發現，TVA 水平較高的患者往往比水平較低的患者對治療反應更好。 他們還測試了白血病細胞系，發現 TVA 增強了 blinatumomab（一種作用於 T 細胞的免疫治療藥物）殺死白血病細胞的能力。
研究結果表明，TVA 可用作膳食補充劑，以提高基於 T 細胞的癌症治療的有效性。 然而，研究人員很快指出，重要的是營養素本身，而不是食物來源，建議不要食用過多的紅肉和奶製品來提高 TVA 水平，這可能對健康有害。
該研究強調了新興的代謝組學領域（對細胞代謝產物的大規模研究）對於瞭解我們的飲食結構如何影響我們的健康的重要性。
“經過數百萬年的進化，只有幾百種來自食物的代謝物最終在血液中迴圈，因此這意味著它們在我們的生物學中可能具有一定的重要性，”陳說。 “看到像 TVA 這樣的單一營養素對目標免疫細胞型別具有非常有針對性的機制，在整個生物體水平上產生非常深刻的生理反應 – 我發現這真的令人驚奇和有趣。”
該研究發表在《自然》雜誌上。