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解螺旋公众号·陪伴你科研的第2481天 近年来，研究人员对肿瘤微环境的重视程度越来越高，作为微环境中的两个重要因素——免疫和代谢也受到了各路大神们的重点关注。11月，咱们公号曾推送了《为了和导师愉快吹逼，我看了篇53分的顶级综述》的综述翻译。 2021年1月11日，范安德尔研究所癌症与细胞生物学中心Russell G.Jones在Cancer Cell发表了题为《Immunometabolic Interplay in the Tumor Microenvironment》的远景综述，为我们阐述了一些不一样的内容，下面本工来给大家领读一下这篇重磅综述。 
这篇综述主要分为以下几个部分： 1. 摘要 2. 引言 3. 环境塑造免疫细胞的代谢和功能 4. 在肿瘤微环境（TME）中建立代谢模型 5. 建立肿瘤-免疫代谢相互作用模型的新兴方法 6. 结论 免疫细胞的新陈代谢影响其分化和功能。鉴于肿瘤微环境(TME)内环境因素的复杂相互作用可以对免疫、间质和肿瘤细胞类型的代谢活动产生深远影响，人们越来越有兴趣进一步了解TME中这些不同的代谢表型。在此，我们讨论了细胞外源性在免疫细胞代谢活动中的作用。然后，考虑到最近在实验系统和代谢谱技术方面的技术进步，我们提出了未来的方向，以更好地了解免疫细胞如何满足其在TME中的代谢需求，以提高治疗效果。肿瘤微环境(TME)中的代谢条件受许多因素的影响，包括营养和氧气水平的梯度、组织血管化、异种细胞间的相互作用和系统代谢。然而，许多用于确定肿瘤代谢原理的研究在很大程度上依赖于培养细胞，这不能完全概括肿瘤细胞在体内的代谢状况，特别是肿瘤细胞的外在因素，如营养物质的可获得性和免疫浸润。为了提高用于研究TME的实验系统的建模能力，应考虑各种细胞的固有输入和环境输入。由于TME含有各种各样的细胞类型，具有不同和灵活的代谢程序，精确研究各种免疫细胞和癌细胞之间的代谢需求、适应和相互作用是一项复杂的工作。最近关于这种细胞间相互作用的讨论已经得到了一些优秀评论的详细介绍。在这里，我们首先强调免疫细胞代谢和功能如何受到TME的影响，然后讨论实验建模和代谢组学方面的新技术进展，这些技术进展可能会在未来的研究中被利用，以加深我们对TME复杂背景下免疫细胞代谢的理解。迄今为止，免疫新陈代谢的大部分工作都集中在细胞如何同时且差异性地利用营养物质，来满足与效应器功能和分化状态相关的代谢需求。事实上，不同免疫细胞类型的代谢活动，特别是淋巴细胞的代谢活动，在其他地方已经得到了广泛的研究。正常静息细胞的代谢程序主要用于满足维持那些需要ATP的稳态平衡（homeostatic processes）过程的生物能量需求。相比之下，增殖的细胞，无论是正常的还是恶性的，不仅需要产生能量来支持细胞的生长，而且还必须满足各种合成代谢的需求，如大分子生物合成和细胞氧化还原的动态平衡。与先天免疫细胞(树突状细胞、巨噬细胞、中性粒细胞)和获得性免疫细胞(CD8+和CD4+T细胞、B细胞)激活相关的中心代谢程序是有氧糖酵解，也通常被称为Warburg效应。葡萄糖摄取和糖酵解的增加不仅为细胞增殖提供了前体，如用于核苷酸合成的依赖于葡萄糖的丝氨酸的产生，而且还支持干扰素-γ(IFN-γ)的产生。例如，辅助性T细胞(Th)高度糖酵解，依赖葡萄糖转运蛋白GLUT1来实现炎症T细胞(即Th1和Th17)的效应功能，而调节性T(Treg)细胞中GLUT1介导的糖酵解可调节增殖和抑制能力之间的平衡。然而，这可能会给肿瘤浸润性免疫细胞带来挑战，因为葡萄糖在TME中的可获得性可能会有所不同。具体地说，有证据表明，TME中的葡萄糖限制会损害肿瘤浸润性淋巴细胞(TIL)的效应功能和自然杀伤(NK)细胞的抗肿瘤效应。除了葡萄糖，不同氨基酸的可获得性也会影响免疫细胞的新陈代谢。例如，T细胞和巨噬细胞可以分解谷氨酰胺来刺激ATP的产生。由于肿瘤细胞和TIL对谷氨酰胺利用的需求不同，钝化谷氨酰胺的分解代谢可以促进CD8+TIL效应功能的增强和肿瘤的消退。鉴于TME中不同细胞类型之间的代谢可变性，对代谢酶的靶向抑制可能会导致不同的细胞特异性后果。例如，基因或药物阻断谷氨酰胺酶（将谷氨酰胺代谢成谷氨酸），被证明会损害CD4+和CD8+T细胞的增殖和激活，而对细胞因子的产生几乎没有影响。同样的阻断也可以抑制CD4+Th17细胞的分化。此外，合成细胞培养液RPMI1640提供的超生理精氨酸水平可以抑制T细胞介导的细胞因子的产生，但增加T细胞的存活率。色氨酸缺乏也会通过激活整合的应激反应来阻碍T细胞的功能。细胞外丝氨酸和蛋氨酸的可获得性可以通过与一碳代谢相关的效应来影响肿瘤细胞和T淋巴细胞的增殖。在T细胞中，由于叶酸和蛋氨酸循环是不耦联的（uncoupled），丝氨酸衍生的碳不会过渡到蛋氨酸循环，胞外蛋氨酸可能是S-腺苷蛋氨酸中甲基部分的唯一来源，进而成为甲基化反应所必需的氨基酸。其他研究人员最近发生，丙氨酸的供应可以影响T细胞活化早期的蛋白质合成。有趣的是，编码氨基酸转运蛋白的基因是T细胞激活时上调最多的基因之一，这表明氨基酸交换是TME免疫调节的一个关键方面。综上所述，这些结果强调了氨基酸的可获得性可以对免疫细胞的新陈代谢和功能产生不同的细胞特异性影响，这可能表明在人类疾病的治疗中靶向不同免疫细胞亚型的氨基酸代谢方向上的治疗潜力。据称细胞代谢的废物，包括乳酸、犬尿氨酸和腺苷，也可以在TME中发挥免疫调节作用。例如，虽然乳酸可以抑制CD8+效应细胞的溶细胞能力，但它可能被Treg细胞用来支持代谢需求。关节炎小鼠模型中乳酸的积累会诱导CD4+T细胞中单羧酸转运蛋白SLC5A12的上调，这类转运蛋白在活化的T细胞中也有类似的上调。这会导致细胞内乙酰辅酶A和柠檬酸水平的增加，以及T细胞运动性的降低。其他研究也表明，黑色素瘤细胞产生的乳酸可以通过抑制活化的T细胞（NFAT）依赖性IFN-γ产生的核因子来降低T细胞和NK细胞的免疫监视能力。最近的证据还表明，乳酸在正常组织和某些肺癌中都可以用来为TCA循环提供燃料，这表明乳酸可能通过满足肿瘤生长的需求而促进TME中的免疫逃逸。此外，色氨酸分解代谢的下游产物犬尿氨酸水平升高可诱导T细胞免疫抑制，表明酶介导的犬尿氨酸耗竭可增加CD8+淋巴细胞的肿瘤浸润和增殖。最后，核苷酸代谢的分解产物腺苷的积累有效地降低了T细胞和NK细胞介导的细胞毒效应，但增强了免疫调节性M2巨噬细胞的激活。游离脂肪酸对TME免疫细胞功能的影响一直是一个活跃的研究领域。虽然免疫细胞代谢重编程的早期模型认为糖酵解和氧化(由长链脂肪酸氧化[fatty acid oxidation，FAO]推动)代谢程序与不同的免疫细胞群体相关(例如，CD8+T效应分子和T记忆细胞，M1和M2巨噬细胞)，但事实证明实际情况还要微妙得多。依托莫昔尔（Etomoxir）是CPT1A的抑制剂，CPT1A是一种催化线粒体长链脂肪酸氧化限速步骤的酶，它对CD8+T记忆细胞分化和M2巨噬细胞极化具有免疫调节作用，强化了长链脂肪酸氧化推动OXPHOS以支持这些过程的发现。其他研究证据表明，CPT1A对于CD8+T细胞的功能和T记忆细胞的产生以及CD4+T细胞的抑制能力都是必不可少的。此外，依托莫西对M2巨噬细胞极化的影响归因于化合物的非靶点效应。尽管如此，CPT1A表达增加的CD8+T细胞在体内表现出代谢优势，这一结果表明了线粒体代谢在支持最佳T细胞功能状态方面的作用。长链FAO可能对组织驻留的免疫细胞更为关键。最近的研究表明，脂肪酸输入(通过FABP4和FABP5)和CPT1A依赖的脂质氧化是组织驻留的CD8+细胞在周围组织中持续存在所必需的，而脂质转运体CD36是CD4+Treg细胞在TME中积累所必需的。有趣的是，B16黑色素瘤的TIL表现出脂肪酸分解代谢增强的特点，这种表型归因于TME中的低糖水平，这一结果表明了FAO在TME中代谢灵活的免疫细胞中的作用。除了作为燃料来源的作用外，饱和脂肪酸还可以促进促炎细胞因子的产生(例如，Th17反应期间的IL-23)，而多不饱和脂肪酸与抗炎细胞因子的产生有关(例如，IL-10)。短链脂肪酸在很大程度上是微生物代谢的副产品，也可以作为CD8+Teff功能的正调节因子。例如，丁酸盐是一种HDAC抑制剂，也可以通过介导G蛋白偶联受体信号来影响T细胞功能。Qiu等人最近的工作也证明了这一点。研究表明，醋酸可以通过增强表观遗传标记(即H3K27ac)和关键效应细胞因子位点(如Gmzc、IFNG和TNFa)的染色质可及性来增强Teff细胞的功能。这些结果与肠道微生物组的组成可以影响代谢物可用性的结论一致，从而影响患者对免疫治疗的反应的观点是一致的，尽管微生物组衍生的代谢物对TME免疫功能的具体贡献需要进一步研究。组织氧(O2)浓度由O2扩散和消耗的竞争速率决定。大多数组织的氧气水平为2%-9%(平均40毫米汞柱)，而TME中的细胞可能会经历缺氧条件(<2%氧气)，这是由于血管系统紊乱和肿瘤细胞代谢率增加所致。这种低氧条件促进了HIF-1α的稳定，其表达与髓系细胞和淋巴样细胞的炎症潜能增加有关。与氧气的可获得性类似，整个细胞微环境的胞外pH变化——可能与乳酸的局部积累一致——细胞外的酸化(pH: 5.8-6.6)可以对免疫细胞产生广泛的影响。值得注意的是，少量离子的可获得性也会对T细胞功能产生显著影响。钠水平升高会导致CD4+Th17细胞的炎症潜能增加，而钾供应的增加会影响CD8+T细胞的营养吸收和效应功能。虽然HIF1a缺失已被证明不会影响活化T细胞的代谢重编程，但一些研究已经证明低氧条件可以起到免疫调节作用。例如，HIF1a在CD8+T细胞中的表达可通过促进糖酵解表型来调节其增殖和效应功能。在小鼠乳腺癌模型中，CD8+T细胞中HIF1a的缺失可降低肿瘤浸润和细胞毒作用，提示HIF-1α在维持T细胞功能中起关键作用。过继细胞转移模型表明，低氧预适应可以提高CD8+T细胞介导的细胞毒作用和肿瘤清除能力。值得注意的是，几项研究表明，限氧也会产生免疫抑制作用。例如，免疫抑制(Arg1+)肿瘤相关巨噬细胞在空间上与小鼠乳腺肿瘤的缺氧区相关，而巨噬细胞中HIF1a的缺失会损害活性和激活。在小鼠纤维肉瘤模型中，缺氧区缺少TIL，而在黑色素瘤小鼠模型中，有限的氧气供应与T细胞耗竭有关。此外，HIF1a可促进CD4+CD25+Treg细胞的免疫抑制特性。综上所述，这些研究表明，氧气供应可以强烈影响TME中的免疫细胞功能。TME中存在的多种免疫细胞、癌症细胞和基质细胞创造了一个动态的环境，促进了肿瘤和免疫细胞之间的串扰，这也可能会受到肿瘤类型的影响。随着单细胞技术的进展，如质谱和单细胞基因组学，揭示了TME中基质细胞和免疫细胞亚型之间的复杂性，以及这些细胞代谢谱的异质性。最近的一项研究发现，使用质谱法表征的T细胞亚群中代谢酶的表达具有可表征肿瘤罕见免疫亚群的代谢潜能的优势。任何单细胞图谱方法的主要告诫（caveat）是，代谢酶的表达只定义了表格的设置方式；TME中的营养供应最终将决定提供什么物质。对TCGA的分析显示，伤口愈合、干扰素-γ优势（dominant）、炎症、淋巴细胞贫乏、免疫静息（immunologically quiet）和TGFβ优势的6种免疫标志与33种不同的癌症类型相关。
这些特征的细胞类型导致这些signature的原因尚未完全了解，但可能影响抗肿瘤免疫功能。例如，有共享重叠代谢需求的不同细胞群体之间潜在的营养竞争可能会导致葡萄糖和其他细胞燃料的可获得性受到限制。类似地，基质细胞和免疫细胞类型可以帮助形成TME内的代谢成分，从而影响邻近癌细胞的营养利用和药物反应。TME内部潜在的竞争环境也可能导致TIL进入耗尽状态。耗竭的CD8+T(TeX)细胞是CD8+T细胞的一个亚群，表现出效应功能和增殖能力降低，可在慢性感染或癌症期间出现。TeX细胞与代谢不足有关，部分原因可能是一个(或多个)检查点抑制受体(如PD-1、LAG3或CTLA-4)的激活。耗尽状态的CD8+T细胞的代谢特征表明，PD-1抑制糖酵解并支持FAO，导致CD4+Tregs的积聚，从而抑制CD8+T细胞的效应功能。有趣的是，PD-1的阻断已经被证明可以逆转小鼠肉瘤耗尽状态T细胞中对糖酵解的抑制。事实上，针对检查点抑制剂的治疗性干预已经引起了人们对人类癌症治疗的广泛兴趣。考虑到肿瘤免疫串扰对抗肿瘤免疫的影响，实验共培养模型可能提供一种替代单一培养策略的方法，以模拟TME内的异种细胞相互作用，以及这些相互作用如何影响免疫细胞反应和肿瘤细胞对小分子药物的敏感性。最终，TME中的新陈代谢受到许多因素的影响，进而影响局部营养的可获得性，包括由癌基因驱动的细胞固有代谢程序(并因肿瘤内的遗传异质性而复杂化)和细胞外部因素，如组织血管化和肿瘤内的营养和氧气梯度(图1)。全身代谢的通量也会影响组织的代谢物水平，并受到饮食和微生物的严重影响。在此之上是肿瘤-间质的相互作用，特别是不断演变的肿瘤-免疫细胞相互作用，这有可能影响TME内的代谢和炎症环境。改进的TME新陈代谢的建模将需要注意环境条件(营养和氧气水平)、肿瘤起源和遗传背景以及肿瘤免疫串扰(图1)。TME中的代谢条件受多种因素的影响。从肿瘤的角度来看，癌基因和肿瘤抑制基因的突变可以促进代谢重编程中细胞的内在变化，这取决于癌症类型(Origin)。全身新陈代谢决定了循环中的有效营养(营养可获得性)，而TME中的局部营养可获得性受肿瘤血管化和组织营养摄取的影响。由于癌细胞的高度增殖，可以形成营养和氧气梯度，这些梯度可以不同程度地塑造肿瘤内细胞的新陈代谢活动。TME中存在的多种细胞(免疫细胞、间质细胞、上皮细胞、癌症细胞)对营养物质的利用和信号传递也可以调节生长性肿瘤内的代谢条件(肿瘤免疫串扰)。最近的几项研究共同确立了代谢表型可能因实验模型而异。例如，在老鼠模型或人类患者体内使用稳定同位素示踪剂的结果表明，癌症和免疫细胞对营养的利用可能与培养细胞中观察到的不同。癌症和免疫细胞对营养的利用可能与在培养细胞中观察到的不同。
值得注意的是，尽管所有实验模型都有局限性，但越来越多的人认识到环境因素对细胞新陈代谢的作用，从而迅速提高了体外培养系统的能力，以更接近地概括体内的生理环境，如肿瘤特异性环境。完整的培养基配方仍然是生物学所有领域里细胞培养研究的主力，通常由合成的基础培养基(如MEM、DMEM、RPMI1640)组成，但它不能很好地反映人体生物液（human biofluids）中代谢物的有效性，还补充了一种基本上成分不确定的血清成分。这些常规培养基主要是为了促进特定细胞类型的快速生长而设计的，而不是为了反映生理生化条件。尽管有大量新的证据表明生化条件如何影响免疫细胞的新陈代谢，但大多数细胞培养研究仍然是使用这些完整的培养基进行的。为了解决这一差异，最近有一种策略，通过使用改进的培养基配方或动态缓冲营养浓度的系统，更接近地模拟体内遇到的生化条件。在这里，我们集中于无偏见的自下而上（unbiased bottom-up）的方法，系统地开发更接近人类血液代谢组成的生理学介质。Cantor等人开发了类人血浆培养基(HPLM)，其中含有60多种极性代谢物和盐离子，其浓度相当于正常成人血浆的平均值。通过使用HPLM，作者发现了一个由一种代谢物(尿酸)介导的代谢调节的例子，只在使用HPLM时才在基础培养基中鉴定出了尿酸，其血浆浓度在人和小鼠之间的差异高达10倍。
在这一发现的指导下，作者进一步证明，HPLM也可以影响临床上广泛使用的经典化疗药物5-氟尿嘧啶(5-FU)的相对细胞毒性。这些结果提供了证据，证明代谢物的可利用性对细胞生理和药物反应的影响不必仅限于对营养利用的考虑，也暗示了识别其他不可预见的代谢物与药物之间相互作用的可能性。通过一种独立和平行的方法，Vande和他的同事开发了一种类似的基础培养基(血浆最大浓度)，旨在反映人类血液的极性代谢物成分。在对培养细胞的相对代谢差异的描述中，作者报道了在尿素循环中，胞浆和常规培养基之间精氨酸利用率的不同会影响精氨酸琥珀酸裂解酶催化反应的方向。作者还表明，在添加了相对较低水平血清的血浆中培养某些乳腺癌细胞，硒的可用性可以影响这些细胞的集落形成能力。生理培养基对培养细胞的影响并不局限于癌症新陈代谢的研究。最近的工作表明，与历史上常用来培养正常和恶性血细胞的培养基(RPMI1640)相比，HPLM在人的原代T淋巴细胞中诱导了明显不同的转录反应，并提高了它们在抗原刺激下的激活。这种介质依赖性对T细胞激活的影响可以追溯到钙的不同可利用性，在HPLM中发现的钙的水平是RPMI 1640的6倍，这表明在未来的TME模型中，小离子的可用性应该是另一个关键的考虑因素。生理学介质的开发不能局限于概括人类血浆的代谢物组成，特别是考虑到肿瘤内的肿瘤细胞和免疫细胞所处的环境。通过对从组织特异性小鼠肿瘤中分离的肿瘤间质液体(TIF)的代谢特征进行研究，发现TIF中的代谢物可利用性可能与小鼠血浆不同，TIF的组成可能会受到其他因素的影响，如癌症类型和肿瘤位置。
这些结果表明，尽管考虑到肿瘤内环境的异质性，TME也有可能产生由非血浆条件引导的生物介质，这些方法在选择和模拟这些生物液时可能需要仔细考虑。虽然对细胞培养模型所定义的生化条件进行建模时，大部分努力都集中在极性代谢物的可用性上，但不同生物液中细胞外脂成分的表征仍然是一个重要的考虑因素。对于大多数完整的培养基，亲脂性物质的主要来源是添加的10%-20%的胎牛或小牛血清。然而，不同血清来源和不同批次的脂质成分可能不同，从而影响实验的重复性。去除血清脂质和用于提高重复性的木炭剥离（charcoal stripping）也会耗尽关键的生长因子和激素，使目前将脂质以一定浓度并入培养基的策略进一步复杂化。鉴于已报道游离脂肪酸可作为某些癌症和免疫细胞燃料的作用，开发稳健和可获得的方法，以便更准确地将至少某些游离脂肪酸以规定的浓度合并到生理培养基中，将是该领域未来的一个重要考虑因素。虽然生理学培养基系统试图概括体内营养的可用性，但肿瘤球体和有机体模型的目的是更好地模拟细胞遇到的其他环境因素。三维类有机物培养模型旨在更接近地模拟细胞外基质的机械性能，也可以影响细胞代谢和药物反应。例如，在TME中用来模拟营养梯度的结直肠癌(CRC)球体表现出了p53依赖的代谢脆弱性，从而对降胆固醇药物(即他汀类药物)产生反应，这一发现是在作为单层培养的细胞中所没有观察到的。Neal等人开发了一种气液界面方法来培养患者衍生的有机物质，这种方法能够使肿瘤细胞和嵌入的免疫细胞群(包括T、B和NK细胞以及CD14+或CD68+巨噬细胞)增殖数周。(1)将小鼠来源的癌细胞与自体免疫细胞共培养，以研究PD-1/PDL-1间的相互作用；(2)将CRC球体与免疫细胞进行异型共培养，以检测T细胞和NK细胞的浸润和随后的反应；(3)器官型肿瘤球体，以确定某些细胞因子和趋化因子与抗肿瘤免疫之间的关系；以及(4)将结直肠癌来源的类器官与自体T细胞进行共培养以预测细胞对放化疗的反应。值得注意的是，Kong和他的同事们证明，通过添加针对PD-1的抗体可以挽救抗肿瘤免疫，强调了将TIL与肿瘤器官共培养以发现新的肿瘤免疫疗法。体外模型的一个挑战是如何最好地概括TME内免疫细胞群体的比例及其功能状态。CD8+TeX就是一个很好的例子。有效地概括T细胞在细胞培养中的状态一直是个具有挑战性的工作，开发出新的慢性刺激方法以研究体外T细胞衰竭也还是有希望的。慢性感染模型(如LCMV克隆13)和同基因肿瘤模型仍然是研究这种细胞状态的金标准。事实上，同基因小鼠模型仍然是目前研究肿瘤-免疫细胞相互作用以及测试新免疫疗法(如检查点抑制剂)有效性的主要模型系统。
原位异种移植小鼠模型可能更好地概括了相关的TME背景。有趣的是，最近的一项研究表明，不同免疫细胞的肿瘤浸润在使用同种异体和原位异种移植的模型中可能有所不同，这突显了肿瘤位置对免疫细胞反应的潜在影响。在小鼠和人类中，通过在肿瘤或正常组织中使用稳定同位素标记的营养素在体内研究代谢方面取得了巨大进展。在某些情况下，这些研究还提供了对肿瘤之间代谢活性如何以组织依赖的方式变化的洞察力。与典型的体外方法相比，体内示踪剂研究能够进一步在组织架构、细胞内相互作用和系统代谢的背景下考虑营养和氧气梯度(图2)。例如，Ma等人最近的工作使用稳定同位素示踪剂和[13C]葡萄糖输注技术，在体外和体内跟踪和比较CD8+T细胞对感染发生时的葡萄糖利用情况。这项工作表明，与体外表现的代谢表型不同，CD8+T细胞在体内表现为氧化表型，并利用葡萄糖碳进行合成代谢，如核苷酸和丝氨酸的生物合成，而不是乳酸的产生。在最近的另一项研究中，勒彻等人使用[13C]-精氨酸输注来了解肝脏代谢是如何调节的，以应对慢性病毒感染。总之，这些工作为研究局部和整体环境对T细胞新陈代谢和保护性免疫的影响提供了潜在的基础(图1)。图2使用稳定同位素示踪法建立生理免疫代谢模型的方法同位素示踪剂，以重标记代谢物的形式，可以静脉注射(Iv)(上)或体外分类成细胞群(下)，以实现对体内代谢途径的精确追踪。将体外示踪(下图)与生理介质和氧分压相结合的方法，为研究需要进行分选的特定细胞亚群在体内的代谢状态提供了一条生理建模的途径。然而，关于免疫代谢的体内研究也需要注意。使用13C示踪剂研究体内免疫细胞代谢的一个挑战是存在于不同组织中的天然细胞异质性。鉴于肿瘤内异质细胞的复杂性，使用同位素标记的输注技术通常需要分离(例如，通过分选或基于试剂盒的纯化)特定的细胞亚群。分离后对免疫细胞亚群进行分类也需要时间(30分钟到几个小时)，而且通常需要在最小的缓冲区（minimal buffers）中进行培养，以促进代谢物池（metabolite pool）大小的变化。尽管这种提前提取代谢物的方法可能与体内细胞的保持代谢情况不同，但有证据表明，在分选后的短期培养中，T细胞保留了它们的代谢过程。采取不同的方法，将免疫细胞分成不同的细胞群(即Teff和TeX细胞)，然后立即进行体外13C示踪分析，是一种模拟TME中的免疫细胞代谢的可行的方法。特别是在研究复杂的细胞异质性或稀有细胞群体时，通过进一步结合使用生理介质和更具生理相关性的氧分压，体外示踪实验可能会为模拟体内条件提供一种更切实和更容易获得的方法(图2)。除了分离细胞的代谢快照（snapshots），基质辅助激光解吸/电离飞行时间质谱等成像技术有可能进一步阐明完整组织内的空间代谢物组成和营养梯度。例如，Fan等人利用体外稳定同位素分解代谢组学技术，结合非小细胞肺癌患者切除样本的组织学特征，研究了组织代谢随时间的变化。Hensley et al.在手术切除前给非小细胞肺癌患者输注[13C]-葡萄糖，结果显示高灌注区和低灌注区表现出不同的代谢表型。其他人基于三维解吸电喷雾电离-质谱技术绘制了人类结直肠癌中的代谢物簇（clusters）。也许空间代谢物图谱和高维免疫细胞成像技术的相互结合，将使我们更接近于实现对复杂组织环境中代谢过程有一个单细胞分辨率级别的理解。不同细胞的代谢网络是由多种相互交织的细胞内在因素和环境因素共同作用的结果。通过将这一概念与最近的技术进步相结合，如生理培养基、动态缓冲某些营养物质浓度的培养系统、稳定的同位素示踪和体内代谢物成像，应该有可能开发出新的策略，促进我们对TME中免疫代谢的理解。 此外，整合肿瘤器官和外周血淋巴细胞的共培养方法有可能实现支持对患者TME条件进行更多的“个性化”代谢建模。在更接近人体内的条件下培养来自患者来源的肿瘤体外组织切片或患者来源的类器官，可能会使我们有机会更接近地模拟发生在TME中不同细胞类型之间的代谢串扰。 因此，将免疫代谢的研究与环境联系起来，对于提高我们对免疫细胞功能的理解，以及如何利用这些知识来治疗人类疾病有着重要意义。 论文撰写难以下笔，有效规划是关键！雌雄性别转换竟可来回切换？！这十种动物简直了！
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