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癌症是世界范围内危害人类健康的主要死亡因素。虽然目前以程序性死亡受体-1/程序性死亡配体-1(programmed cell death protein-1/programmed death ligand-1,PD-1/PD-L1)通路阻断为代表的免疫检查点阻断疗法在临床上已经取得了令人惊喜的效果,然而,只有一部分肿瘤患者对该疗法有响应。因此,对抗肿瘤免疫的调控机制进行深入的研究、进一步提高患者对肿瘤免疫疗法的应答,具有重要的社会意义。自然杀伤细胞(natural killer cells,NK cells)是机体抗肿瘤免疫监视的重要组成部分。研究发现,肿瘤中NK细胞的浸润与患者良好的预后成正相关,并能增强机体对免疫检查点阻断疗法的应答。目前,基于NK细胞的肿瘤免疫疗法已经在恶性肿瘤的临床试验中显示出良好的效果。此外,越来越多的研究表明,肿瘤微环境代谢可能是影响抗肿瘤免疫反应和免疫治疗疗效的重要因素。腺苷酸活化蛋白激酶(AMP-activated protein kinase,AMPK)是细胞能量代谢的感受器,在肿瘤微环境等代谢压力的诱导下可被激活,通过触发代谢重编程调控细胞的生存。AMPK已经被证明在肿瘤发展中发挥环境依赖性作用,既具有抑制肿瘤生长的作用,也能够促进肿瘤的发展。然而,肿瘤AMPK在机体抗肿瘤免疫监视以及免疫检查点阻断疗法中的作用,目前尚不清楚。本研究对肿瘤AMPK活化对NK细胞介导的肿瘤免疫监视和PD-L1阻断疗法的影响进行了研究。我们首先构建了anti-PD-L1应答的肿瘤模型和anti-PD-L1不应答的肿瘤模型,通过分析肿瘤组织的蛋白表达,我们发现,AMPK的活化水平在anti-PD-L1应答的肿瘤中显著升高、而在anti-PD-L1不应答的肿瘤中没有差异。使用药物抑制AMPK活化显著削弱PD-L1阻断疗法的治疗效果。这说明,肿瘤AMPK活化对于PD-L1阻断治疗疗效的发挥具有重要作用。同时,我们也验证了NK细胞在PD-L1阻断治疗中的作用。为了研究AMPK活化和NK细胞这两种对PD-L1阻断治疗具有重要作用的因素之间的相互关系,我们使用AMPK的激活剂—二甲双胍,也是临床治疗2型糖尿病的一线药物,来诱导AMPK活化。结果显示,二甲双胍诱导的AMPK活化以NK细胞依赖的方式显著抑制小鼠肿瘤的生长。在体外,二甲双胍诱导的AMPK活化可以促进肿瘤细胞对NK细胞介导的杀伤作用的敏感性。另外,我们通过构建肝激酶B1(liver kinase B1,LKB1)过表达的细胞系来诱导AMPK活化,进一步确认了AMPK活化对NK细胞抗肿瘤免疫的促进作用。转录组学分析结果显示,AMPK活化显著促进了模式识别受体通路相关基因的富集,并伴随着有益趋化因子基因表达的上调,这与黑色素瘤患者更高的生存率相关。进一步的机制研究表明,AMPK活化可能通过诱导错误折叠蛋白的过度积累,从而使肿瘤细胞更容易被NK细胞杀伤。更重要的是,我们的研究发现,不管是二甲双胍还是LKB1过表达诱导的AMPK活化与PD-L1阻断抗体联用时,表现出明显的协同抑制肿瘤生长的作用。综上所述,本研究首次发现细胞能量感受器AMPK的活化对PD-L1阻断治疗疗效的发挥具有关键作用。AMPK活化通过促进NK细胞介导的抗肿瘤免疫发挥抑制肿瘤生长的作用,并能协同增强PD-L1阻断疗法的治疗效果。这些结果提示,在临床治疗中增强肿瘤AMPK的活化具有提高肿瘤免疫治疗疗效的潜力。