腫瘤中干細(xì)胞樣T細(xì)胞的調(diào)控研究進(jìn)展

陳玉梅,楊勇

(1.中國(guó)藥科大學(xué)藥物科學(xué)研究院,江蘇 南京 211198;2.中國(guó)藥科大學(xué)基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)與臨床藥學(xué)學(xué)院,江蘇 南京 211198)

T細(xì)胞參與并維持機(jī)體免疫反應(yīng)和免疫記憶的建立,是適應(yīng)性免疫應(yīng)答系統(tǒng)中抵御感染和維持內(nèi)穩(wěn)態(tài)的關(guān)鍵成分。T細(xì)胞起源于骨髓中的造血干細(xì)胞(HSCs),并在胸腺中發(fā)育成熟,隨后輸出到外周淋巴器官定居[1-2]。外周中的T細(xì)胞由不同發(fā)育階段和功能的亞群組成,主要包括初始T細(xì)胞(TN)、細(xì)胞毒T細(xì)胞(CTL)、γδT細(xì)胞、輔助T細(xì)胞(Th)、調(diào)節(jié)T細(xì)胞(Treg)、效應(yīng)T細(xì)胞(TEFF)和記憶T細(xì)胞(TM)等,它們?cè)诓粩嘧兓纳砘蚣膊∵^(guò)程中發(fā)揮著不同的作用[3]。近年來(lái),在慢性感染[4]、腫瘤[5]、糖尿病[6]等疾病中報(bào)道了一類新型的T細(xì)胞亞群——干細(xì)胞樣記憶T細(xì)胞(stem cell like memory T cells,TSCM),并發(fā)現(xiàn)了它在維持T細(xì)胞持續(xù)應(yīng)答中的關(guān)鍵作用。

TSCM細(xì)胞是記憶T細(xì)胞早期分化階段的一群異質(zhì)性細(xì)胞亞群,兼有記憶性細(xì)胞和干細(xì)胞的特點(diǎn)。以往研究發(fā)現(xiàn)記憶T細(xì)胞自我更新的轉(zhuǎn)錄本特征與造血干細(xì)胞相似[7],從而提出了“記憶干細(xì)胞”這一概念。記憶干細(xì)胞(即TSCM細(xì)胞)首次被發(fā)現(xiàn)是在小鼠移植物抗宿主病(GVHD)的研究中[8]。然而,TSCM細(xì)胞產(chǎn)生的機(jī)制和分化途徑仍有待完全闡明。

TSCM細(xì)胞在外周血中的比例很低。Gattinoni等[9]首次通過(guò)多色流式細(xì)胞術(shù)標(biāo)記出健康人體外周血中的TSCM細(xì)胞亞群,約占所有循環(huán)CD8+和CD4+T淋巴細(xì)胞的2%～3%。而在慢性病毒感染的情況下,TSCMCD8+T細(xì)胞僅在淋巴組織中發(fā)現(xiàn),在淋巴結(jié)中頻率最高,脾臟中數(shù)目最多[4]。近期的一項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn),腎癌和其他泌尿系統(tǒng)癌癥患者的腫瘤組織內(nèi)也檢測(cè)到了TSCM細(xì)胞,并且這群細(xì)胞大多位于腫瘤內(nèi)抗原提呈細(xì)胞生態(tài)位(APC niche)中,說(shuō)明腫瘤內(nèi)形成的特定生態(tài)位可作為免疫生發(fā)中心,這對(duì)維持TSCM細(xì)胞產(chǎn)生持久的免疫治療反應(yīng)至關(guān)重要[5]。

本文綜述了TSCM亞群的分化來(lái)源和功能特征,同時(shí)關(guān)注人體不同生態(tài)位中TSCM的作用以及維持T細(xì)胞干性的潛在調(diào)控機(jī)制。基于TSCM細(xì)胞自身的自我更新能力、增殖能力和長(zhǎng)久的持續(xù)性等,有望在癌癥免疫治療中發(fā)揮臨床應(yīng)用價(jià)值。

1 TSCM的分化與表型

血液、淋巴和腫瘤組織中存在的記憶T細(xì)胞在腫瘤免疫中發(fā)揮了重要作用[10]。記憶T細(xì)胞群體具有異質(zhì)性,分為中央記憶(TCM)、效應(yīng)記憶(TEM)、組織駐留記憶(TRM)和干細(xì)胞樣記憶T(TSCM)細(xì)胞4個(gè)亞群[11]。在抗原依賴途經(jīng)下人記憶T細(xì)胞的發(fā)育路徑為TN→TSCM→TCM→TEM。TSCM細(xì)胞是TCM細(xì)胞和TEM細(xì)胞的前體細(xì)胞,具有很強(qiáng)的擴(kuò)增和自我更新能力,并能在體內(nèi)長(zhǎng)時(shí)間存活[12]。當(dāng)機(jī)體遇到抗原再次刺激時(shí),TSCM可以迅速分化為TCM和TEM,TEM細(xì)胞進(jìn)一步分化為效應(yīng)細(xì)胞,從而對(duì)抗原做出免疫應(yīng)答。TSCM和TN細(xì)胞共有一些表型如CD45RA和CCR7,但它又具有CD95和IL-2Rβ等區(qū)別于TN的一些表面標(biāo)志物。同時(shí)它們還高表達(dá)趨化因子受體CXCR3和淋巴細(xì)胞功能相關(guān)抗原LFA-1[9]。隨著記憶T細(xì)胞分化程度的增加,與TSCM和TN不同的是,TCM和TEM細(xì)胞逐漸丟失CD45RA這一表征幼稚T細(xì)胞的標(biāo)記物,而上調(diào)CD45RO分子[13]。TCM與TN細(xì)胞相似,仍表達(dá)CCR7和CD62L,而分化程度更高的TEM則丟失了這兩個(gè)分子[14]。以上幾種記憶T細(xì)胞的表型詳見(jiàn)表1。

表1 幾種不同的人T細(xì)胞亞群及其特征性表面標(biāo)志物

總之,TSCM是唯一一群具有干細(xì)胞特性的記憶細(xì)胞,位于T細(xì)胞分化層次樹(shù)的頂端。研究人員縱向追蹤了接受單倍型造血干細(xì)胞移植(HSCT)患者的TSCM動(dòng)態(tài),檢測(cè)到供體來(lái)源的TSCM在HSCT后早期高度富集。在抗原特異性、克隆水平和TCR測(cè)序多個(gè)層面中發(fā)現(xiàn),TSCM細(xì)胞可以直接由移植細(xì)胞的前體分化而來(lái),并且能夠重建HSCT后的免疫記憶多樣化的分化景觀[15-16]。不僅如此,TSCM細(xì)胞還高表達(dá)Wnt信號(hào)通路相關(guān)的基因如Prickl1、Kit、Sox4、Lef1[4],這些基因已知與細(xì)胞的自我更新和造血干細(xì)胞的維持有關(guān)。這些證據(jù)共同表明TSCM是直接由TN細(xì)胞產(chǎn)生,具有長(zhǎng)期的自我更新能力和多能性的干細(xì)胞樣T細(xì)胞。

然而,在慢性病毒感染以及惡性腫瘤情形下,由于抑制性免疫微環(huán)境和持續(xù)的抗原刺激,激活后的T細(xì)胞通常被認(rèn)為丟失了記憶分化的潛力,它們只能先分化為耗竭程度較低的耗竭前體細(xì)胞(progenitor of exhausted T cells,TPEX)[17]。這些耗竭前體T細(xì)胞具有和TSCM細(xì)胞類似的增殖和分化潛能,但又與典型的循環(huán)TSCM有所不同[18]。TSCM細(xì)胞在轉(zhuǎn)錄因子TOX參與的表觀遺傳調(diào)控下分化成為TPEX,繼而分化成短暫性耗竭T細(xì)胞(TTRANS),最終產(chǎn)生終末耗竭T細(xì)胞(TEX)[17,19]。以上這些發(fā)現(xiàn)揭示了TSCM與耗竭T細(xì)胞之間的關(guān)系,TSCM與幾種耗竭T細(xì)胞的表型總結(jié)見(jiàn)表1。

2 TSCM群體存在于特定的生態(tài)位中

2.1 淋巴結(jié)中的TSCM干細(xì)胞生態(tài)位在調(diào)節(jié)干細(xì)胞命運(yùn)和組織穩(wěn)態(tài)中起著重要作用。TSCM細(xì)胞顯示出對(duì)淋巴組織的趨向性,但TSCM細(xì)胞生態(tài)位的完整解剖特征仍有待解決。生理?xiàng)l件下,骨髓中的生態(tài)位能夠維持記憶性T細(xì)胞再循環(huán)[20],但目前還不清楚骨髓是否起到了支持TSCM細(xì)胞的作用。而機(jī)體在感染時(shí)產(chǎn)生的抗原特異性記憶T細(xì)胞大多定居在外周淋巴組織如脾臟和淋巴結(jié)中。2016年研究者們相繼發(fā)現(xiàn)并鑒定出慢性病毒感染中位于淋巴組織內(nèi)的具有干細(xì)胞潛能的耗竭前體T細(xì)胞[17,21]。這群CXCR5+CD8+TSCM細(xì)胞主要位于淋巴結(jié)的內(nèi)皮層區(qū)(也被稱為T細(xì)胞區(qū)),而非富含濾泡輔助性T(TFH )細(xì)胞和B細(xì)胞的外皮層區(qū)[4]。同時(shí),內(nèi)皮層中存在許多基質(zhì)細(xì)胞,如成纖維細(xì)胞網(wǎng)狀細(xì)胞(FRCs)以及樹(shù)突狀細(xì)胞(DCs)與TSCM相互作用來(lái)維持淋巴結(jié)的穩(wěn)態(tài)[22]。腫瘤引流淋巴結(jié)(TDLN)是腫瘤特異性T細(xì)胞的儲(chǔ)存庫(kù),能夠驅(qū)動(dòng)T細(xì)胞不斷浸潤(rùn)到原發(fā)腫瘤中。在多種腫瘤模型中檢測(cè)到了TDLN中存在著一群干細(xì)胞樣的腫瘤引流淋巴結(jié)抗原特異性記憶CD8+T細(xì)胞(TDLN-TTSM),這群細(xì)胞在腫瘤進(jìn)展過(guò)程中是穩(wěn)定存在的[23]。研究者通過(guò)一系列腫瘤移植實(shí)驗(yàn)和淋巴結(jié)切除實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn),TDLN-TTSM細(xì)胞呈現(xiàn)出顯著優(yōu)于TPEX及TEX的響應(yīng)ICB療法和抑制腫瘤的能力[24]。表明TDLN是TSCM細(xì)胞的生發(fā)中心,在腫瘤發(fā)展過(guò)程中維持了抗腫瘤T細(xì)胞反應(yīng)持續(xù)存在。

2.2 腫瘤微環(huán)境中的TSCM近年來(lái),許多研究表明TSCM細(xì)胞存在于腫瘤中的三級(jí)淋巴結(jié)構(gòu)(tertiary lymphoid structures,TLSs)當(dāng)中。TLSs是指?jìng)€(gè)體出生后體內(nèi)形成的位于非淋巴組織的組織性免疫細(xì)胞聚集結(jié)構(gòu)。TLSs已在乳腺癌、結(jié)腸直腸癌、肺癌、肝細(xì)胞癌和胰腺癌等多種癌癥中被發(fā)現(xiàn)[25]。在具有豐富TLSs的轉(zhuǎn)移性黑色素瘤中檢測(cè)到了更多的TCF1+T細(xì)胞,并與腫瘤的高生存率成正相關(guān)[26]。這提示我們腫瘤TLSs的存在與免疫治療后更好的預(yù)后相關(guān),可能是其中存在的TCF1+TSCM細(xì)胞做出了突出貢獻(xiàn),但TLSs以及TSCM形成的驅(qū)動(dòng)因素仍不完全清楚。最近有研究發(fā)現(xiàn)了腎細(xì)胞癌患者中的腫瘤內(nèi)密集的APC生態(tài)位。與TLS不同的是,APC生態(tài)位是含有超過(guò)5個(gè)MHCII+APC細(xì)胞的密集小區(qū)域。這些區(qū)域中同樣分布著腫瘤反應(yīng)性TCF-1+TSCM細(xì)胞,以保留TSCM細(xì)胞廣泛浸潤(rùn)腫瘤的能力[5]。APC生態(tài)位結(jié)構(gòu)的存在在控制腫瘤進(jìn)展方面發(fā)揮著關(guān)鍵作用,但關(guān)于APC生態(tài)位構(gòu)造是否是TLSs形成的早期階段仍然有待研究。

3 TSCM具有強(qiáng)大而持久的抗腫瘤作用

在慢性病毒感染或癌癥中抗原的持續(xù)性刺激下,CD8+T細(xì)胞會(huì)進(jìn)入一種“耗竭”狀態(tài)從而不能有效清除病原體[27]。TEX細(xì)胞表面持續(xù)表達(dá)免疫抑制性分子如PD-1[28],靶向免疫抑制性分子的抗體或小分子抑制劑在治療多種類型的癌癥中取得了成功[29]。遺憾的是,并非所有的腫瘤類型都對(duì)PD-1治療敏感,甚至敏感腫瘤類型的患者臨床響應(yīng)率也不高[30]。因此,提高PD-1阻斷療法的響應(yīng)人群及臨床治愈潛力亟須對(duì)T細(xì)胞響應(yīng)作用機(jī)制的更深入理解。

許多研究已經(jīng)證實(shí),腫瘤中的TEX群體具有異質(zhì)性,這可能是導(dǎo)致PD-1治療復(fù)雜化的一個(gè)因素。TEX并不是由末端效應(yīng)T細(xì)胞分化而來(lái),而是由耗竭前體祖細(xì)胞(TPEX)分化形成[31]。在持續(xù)的激活信號(hào)之下,TPEX進(jìn)一步形成終末耗竭T細(xì)胞[32]。終末耗竭T細(xì)胞處于功能嚴(yán)重失調(diào)狀態(tài),并不能對(duì)PD-1治療產(chǎn)生應(yīng)答[33]。相反,TPEX才是響應(yīng)ICB療法而產(chǎn)生抗腫瘤作用的主要細(xì)胞群體[34]。TPEX細(xì)胞表現(xiàn)出自我更新以及干細(xì)胞樣特性[17],能夠提供長(zhǎng)久的免疫應(yīng)答增強(qiáng)T細(xì)胞抗腫瘤效應(yīng)。然而,TPEX細(xì)胞在腫瘤組織中的浸潤(rùn)數(shù)目極低[4],在慢性感染后期其記憶潛能受到很大損害[31]。最新研究表明,響應(yīng)PD-1免疫檢查點(diǎn)治療的細(xì)胞主要來(lái)源于腫瘤組織外部新補(bǔ)充的CD8+T細(xì)胞克隆[35],受到PD-1阻斷抗體作用而產(chǎn)生爆發(fā)增殖的T細(xì)胞可能是一種系統(tǒng)性的作用,而不是TME局部性的CD8+T細(xì)胞應(yīng)答[36]。總之,以上研究充分證明了TSCM細(xì)胞所具有的強(qiáng)大的抗腫瘤功能,也提示我們靶向、動(dòng)員腫瘤或引流淋巴結(jié)中的TSCM細(xì)胞可以充分發(fā)揮PD-1療法的抗腫瘤作用。

4 誘導(dǎo)與維持TSCM的調(diào)控策略

4.1 細(xì)胞因子調(diào)控細(xì)胞因子作為T細(xì)胞功能的重要參與者,在TSCM細(xì)胞的維持中發(fā)揮著重要作用。細(xì)胞因子IL-2 是T細(xì)胞的生長(zhǎng)因子,對(duì)T細(xì)胞的增殖至關(guān)重要。然而,高水平的IL-2降低了TCM細(xì)胞的產(chǎn)生,適當(dāng)減少IL-2濃度是促進(jìn)早期記憶T細(xì)胞分化的一種方法[37]。研究發(fā)現(xiàn),IL-15可以維持T細(xì)胞的記憶特征而抑制分化,使用IL-15和IL-7結(jié)合CD3/CD28抗體培養(yǎng)的TN細(xì)胞可以分化形成TSCM細(xì)胞[38]。在IL-15存在的情況下,T細(xì)胞顯示出糖酵解酶表達(dá)降低和線粒體適應(yīng)性增強(qiáng)的干性表型,這是由IL-15介導(dǎo)的mTORC1活性降低造成的[39]。此外,IL-21也能促進(jìn)TSCM細(xì)胞的生成,IL-21誘導(dǎo)產(chǎn)生的TSCM在保留Tcf7、Lef1和CD62L表達(dá)的同時(shí)能夠維持IL-2。通過(guò)激活JAK信號(hào)和STAT3磷酸化,從而促進(jìn)了T-bet的表達(dá)同時(shí)抑制Eomes和GATA3的表達(dá)[40]。IL-10-IL-21-STAT3信號(hào)通路對(duì)于急性LCMV感染后的記憶性T細(xì)胞的發(fā)育至關(guān)重要[41]。綜上,細(xì)胞因子對(duì)TSCM細(xì)胞的產(chǎn)生具有重要作用,采用恰當(dāng)?shù)闹亟M細(xì)胞因子或抗體組合,可以在一定程度上阻滯T細(xì)胞的終末分化從而保證干性細(xì)胞的產(chǎn)生,這在T細(xì)胞過(guò)繼免疫治療中具有實(shí)際意義。

4.2 轉(zhuǎn)錄因子調(diào)控TCF1不僅是TSCM細(xì)胞的干性標(biāo)志物,同時(shí)是調(diào)控T細(xì)胞干性的一個(gè)關(guān)鍵轉(zhuǎn)錄因子。在慢性病毒感染期間,TCF1缺失導(dǎo)致TPEX細(xì)胞的產(chǎn)生缺失[17]。在急性感染期間,抗原特異性CD8+T細(xì)胞分化為IL-7RaloKLRG1hi的末端效應(yīng)細(xì)胞和IL-7RahiKLRG1lo的記憶前體細(xì)胞。TCF1缺陷小鼠能夠產(chǎn)生正常的效應(yīng)T細(xì)胞反應(yīng),但在急性感染高峰時(shí)CD8+TM細(xì)胞缺失[42];這表明TCF1調(diào)控CD8+TM細(xì)胞的干性和命運(yùn)。在機(jī)制上,TCF1抑制Blimp1、Tim3同時(shí)誘導(dǎo)轉(zhuǎn)錄抑制因子Bcl6的表達(dá),從而促進(jìn)了祖細(xì)胞的命運(yùn)。Bcl6在CD4+和CD8+T細(xì)胞分化、存活和長(zhǎng)期記憶形成中發(fā)揮著重要作用[43],TCF1-Bcl6軸的相互作用維持了腫瘤中TSCM細(xì)胞的存在[44]。

BACH2是bZip TF家族的一個(gè)轉(zhuǎn)錄抑制因子,參與了病毒感染后CD8+TM細(xì)胞的分化。BACH2通過(guò)與AP-1蛋白的增強(qiáng)子位點(diǎn)結(jié)合,調(diào)節(jié)AP-1對(duì)Jun家族參與的信號(hào)調(diào)控,從而在一定程度上阻止了TCR信號(hào)驅(qū)動(dòng)的終末分化基因的表達(dá),使病毒感染后能夠產(chǎn)生長(zhǎng)壽的記憶細(xì)胞[45]。單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組學(xué)和表觀基因組學(xué)分析顯示,BACH2抑制了驅(qū)動(dòng)耗竭的分子程序,建立了TSCM細(xì)胞獨(dú)特的轉(zhuǎn)錄和表觀遺傳程序[46]。通過(guò)過(guò)表達(dá)BACH2,促使CD8+T細(xì)胞向干細(xì)胞命運(yùn)的分化,從而維持了TSCM細(xì)胞強(qiáng)大的抗腫瘤效應(yīng)。

轉(zhuǎn)錄因子MYB對(duì)TPEX細(xì)胞的發(fā)育和維持至關(guān)重要。在LCMV-Cl13感染小鼠中檢測(cè)到,Myb基因在一群CD62L+PD-1+TIM-3loCD8+TPEX細(xì)胞中特異性富集,并且PD-1檢查點(diǎn)抑制引起的T細(xì)胞增殖爆發(fā)幾乎全部來(lái)自這群TPEX細(xì)胞并依賴于MYB[47]。在機(jī)制上,MYB作為Tcf7的轉(zhuǎn)錄激活因子來(lái)增強(qiáng)記憶發(fā)育,同時(shí)MYB也是Zeb2的抑制因子來(lái)阻礙效應(yīng)器的分化[48]。以上研究充分說(shuō)明了MYB可能是調(diào)控T細(xì)胞干性的關(guān)鍵性轉(zhuǎn)錄因子。

綜上,隨著對(duì)腫瘤中T細(xì)胞分化及耗竭的深入研究,許多參與調(diào)控T細(xì)胞命運(yùn)的關(guān)鍵轉(zhuǎn)錄因子逐漸被揭示。抑制T細(xì)胞耗竭并維持其干性,對(duì)于CD8+T細(xì)胞的持續(xù)抗腫瘤應(yīng)答至關(guān)重要。通過(guò)增強(qiáng)TSCM相關(guān)轉(zhuǎn)錄因子將TEX轉(zhuǎn)化為再生的TSCM細(xì)胞,從而抑制T細(xì)胞耗竭,這可能是增強(qiáng)T細(xì)胞功能的一條開(kāi)創(chuàng)性途徑。

4.3 信號(hào)通路和代謝調(diào)控干細(xì)胞需要在自我更新和分化二者之間維持平衡。在這一過(guò)程中,許多信號(hào)通路參與促進(jìn)了TSCM細(xì)胞的自我更新和分化。STAT3信號(hào)在記憶T細(xì)胞形成和維持中發(fā)揮作用,可能是通過(guò)誘導(dǎo)KLF促進(jìn)細(xì)胞靜止和淋巴歸巢分子的表達(dá)來(lái)限制T細(xì)胞分化[49]。近期的許多研究發(fā)現(xiàn)了STAT3信號(hào)通路可以由一些細(xì)胞因子包括IL-6、IL-10和IL-21誘導(dǎo)激活,從而抑制TEFF的分化和衰竭,促進(jìn)TSCM細(xì)胞的生成[41]。YAP是AKT和Hippo通路負(fù)調(diào)控的轉(zhuǎn)錄共激活因子,可以通過(guò)增強(qiáng)ID蛋白表達(dá)促進(jìn)干細(xì)胞的自我更新[50],并通過(guò)與轉(zhuǎn)錄因子TEA結(jié)構(gòu)域的結(jié)合,誘導(dǎo)LIF下游的YES-YAP-TEAD2信號(hào)響應(yīng)[51]。YAP亞型的異位表達(dá)維持了IL-7Rα+KLRG1-記憶前體T細(xì)胞的形成[52],但YAP是否能夠增強(qiáng)干細(xì)胞轉(zhuǎn)錄調(diào)控因子的表達(dá)還有待進(jìn)一步研究。

Wnt-β-catenin通路是促進(jìn)造血干細(xì)胞自我更新和多能性的一條信號(hào)途徑。Wnt信號(hào)通路激活后,下游的β-catenin降解被抑制從而在細(xì)胞質(zhì)中積累,隨后轉(zhuǎn)移到細(xì)胞核中TCF-1/LEF1轉(zhuǎn)錄因子結(jié)合,從而促進(jìn)TCF-1的表達(dá)。研究發(fā)現(xiàn),Wnt-β-catenin通路對(duì)記憶CD8+T細(xì)胞的形成和長(zhǎng)期維持至關(guān)重要[53]。使用GSK3β抑制劑觸發(fā)Wnt-β-catenin信號(hào)激活可以抑制TN向TEFF細(xì)胞的分化,同時(shí)促進(jìn)TSCM細(xì)胞的產(chǎn)生[54]。

越來(lái)越多的證據(jù)表明,代謝調(diào)控對(duì)T細(xì)胞分化有著重要影響。與TN、TM細(xì)胞類似,TSCM細(xì)胞主要依靠脂肪酸氧化(FAO)來(lái)滿足其相對(duì)較低的能量供應(yīng)[55]。降低的ATP/AMP比值會(huì)激活A(yù)MPK并抑制mTOR信號(hào)傳導(dǎo)[56]。在TCR活化信號(hào)和細(xì)胞因子的作用下,PI3K-AKT-mTOR信號(hào)通路調(diào)控T細(xì)胞向有氧糖酵解轉(zhuǎn)化以支持其增殖和效應(yīng)功能[57]。使用PI3K、AKT或mTOR的抑制劑都可以增強(qiáng)腫瘤特異性記憶T細(xì)胞的擴(kuò)張,使T細(xì)胞向TSCM細(xì)胞分化[55,58]。此外,在T細(xì)胞激活過(guò)程中使用糖酵解抑制劑可以增強(qiáng)TM細(xì)胞的生成;體外短暫抑制乳酸脫氫酶(LDH)聯(lián)合IL-21促進(jìn)了TSCM細(xì)胞的形成,在過(guò)繼細(xì)胞治療中產(chǎn)生了更強(qiáng)的抗腫瘤反應(yīng)[59]。

4.4 表觀遺傳調(diào)控在免疫應(yīng)答過(guò)程中,T細(xì)胞經(jīng)歷了顯著的表觀遺傳重編程[60]。DNA甲基化和組蛋白翻譯后修飾這兩種主要的表觀遺傳機(jī)制對(duì)調(diào)節(jié)干性CD8+T細(xì)胞的分化至關(guān)重要。在CD8+T細(xì)胞分化過(guò)程中,組蛋白修飾的分布和積累發(fā)生了漸進(jìn)式的變化[61]。CD8+TM中記憶相關(guān)基因的表達(dá)呈現(xiàn)出與H3K4me3水平正相關(guān),與H3K27me3水平負(fù)相關(guān)的普遍聯(lián)系。在小鼠和人類中進(jìn)行的多項(xiàng)研究中發(fā)現(xiàn),組蛋白修飾參與調(diào)控許多干性相關(guān)基因(如Tcf7、Sell和Ccr7)的染色質(zhì)開(kāi)放性與轉(zhuǎn)錄活性[60]。組蛋白甲基轉(zhuǎn)移酶SUV39H1參與H3K9me3的發(fā)生,研究發(fā)現(xiàn)Suv39h1基因缺失的CD8+T細(xì)胞H3K9me3受損,在終末效應(yīng)細(xì)胞分化過(guò)程中不能沉默干性基因,從而增強(qiáng)了T細(xì)胞干性和記憶重編程能力[62]。PRC2是H3K27甲基化的調(diào)控因子,PRC2的一個(gè)關(guān)鍵催化亞基是EZH2。研究發(fā)現(xiàn)在病毒感染期間CD8+T細(xì)胞向效應(yīng)分化過(guò)程中,H3K27me3在許多干性和記憶基因上富集。Ezh2的缺失損害了終末效應(yīng)細(xì)胞的分化[63]。

DNA甲基化通常會(huì)抑制細(xì)胞中的基因表達(dá)。通過(guò)分析正常和自身免疫反應(yīng)中的全基因組DNA甲基化,Abdelsamed等[64]建立了人CD8+T細(xì)胞分化的全基因組甲基化圖譜,并觀察到DNA甲基化CpG島總數(shù)與細(xì)胞分化狀態(tài)呈負(fù)相關(guān):TN>TSCM> TCM>TEM。在記憶CD8+T細(xì)胞向效應(yīng)轉(zhuǎn)換的過(guò)程中,DNA甲基化的重塑在新生效應(yīng)細(xì)胞中不斷活躍發(fā)生。具體體現(xiàn)在,TSCM細(xì)胞增殖產(chǎn)生TCM和TEM過(guò)程中,Ccr7和Tcf7啟動(dòng)子位點(diǎn)的DNA甲基化增加,同時(shí)伴隨著TCF1蛋白表達(dá)水平的下降。在1型糖尿病(T1D)患者中,研究人員建立了基于DNA甲基化的T細(xì)胞“多能指數(shù)”,并發(fā)現(xiàn)β細(xì)胞特異性CD8+T細(xì)胞保留了類似干細(xì)胞的表觀遺傳多能性。這項(xiàng)研究開(kāi)拓了基于甲基化的新型多能性指數(shù)在研究CD8+T細(xì)胞分化中的應(yīng)用[65]。

5 靶向TSCM在腫瘤免疫治療中的應(yīng)用

TSCM細(xì)胞因其強(qiáng)大的自我更新、增殖潛力和抗腫瘤能力,已經(jīng)成為腫瘤免疫治療領(lǐng)域的研究熱點(diǎn),靶向TSCM為腫瘤免疫治療提供了全新的策略和方案。目前已經(jīng)有許多TSCM細(xì)胞的研究應(yīng)用到過(guò)繼細(xì)胞療法(ACT)當(dāng)中,顯示出長(zhǎng)期持久的抗腫瘤治療作用。研究檢測(cè)到體外培養(yǎng)的基因編輯TSCM可在體內(nèi)存活長(zhǎng)達(dá)12年并具有良好的安全性[66]。在惡性B細(xì)胞瘤患者中,CD8+CD45RA+CCR7+TSCM細(xì)胞的頻率與CD19+CAR-T細(xì)胞回輸后的持續(xù)擴(kuò)增相關(guān)[67]。但TSCM細(xì)胞在循環(huán)血液中的頻率很低,需要通過(guò)各種方法誘導(dǎo)其產(chǎn)生以更好地應(yīng)用于臨床。采用IL-7和IL-15培養(yǎng)人外周血中的TN細(xì)胞是產(chǎn)生TSCM細(xì)胞的一種方法,可以結(jié)合嵌合抗原受體(CAR)編輯、TCR基因編輯來(lái)產(chǎn)生病毒特異性或腫瘤特異性的TSCM細(xì)胞[68]。一項(xiàng)有關(guān)B細(xì)胞淋巴瘤的CART臨床試驗(yàn)(NCT02652910)數(shù)據(jù)表明,IL-7和IL-15能夠選擇性地?cái)U(kuò)增出具有不同記憶表型的TSCM細(xì)胞。使用CD3/CD28抗體短期激活(2 h)CD30-CAR T細(xì)胞后添加IL-7、IL-15和IL-21培養(yǎng)能夠產(chǎn)生更多的CD30-CAR TSCM細(xì)胞;接受高比例TSCM細(xì)胞治療的小鼠具有顯著的生存優(yōu)勢(shì)[69]。此外,體外重塑CART細(xì)胞的代謝表型也是維持TSCM細(xì)胞持久性的一條途徑。使用GSK-3β抑制劑TWS119聯(lián)合IL-7、IL-21處理CD19 CART細(xì)胞,可以將CD8+CD62L+CD45RA+TN細(xì)胞誘導(dǎo)為TSCM細(xì)胞,這群細(xì)胞具有典型的低糖酵解和高備用呼吸能力的代謝特征,在體內(nèi)表現(xiàn)出強(qiáng)大的代謝適應(yīng)性和優(yōu)越的抗腫瘤反應(yīng)[70],目前相關(guān)產(chǎn)品正在進(jìn)行針對(duì)淋巴瘤的臨床Ⅰ期試驗(yàn)(NCT01087294)。在實(shí)體瘤的治療上,使用環(huán)磷酰胺結(jié)合IL-21誘導(dǎo)TSCM細(xì)胞過(guò)繼回輸治療黑色素瘤患者初步表現(xiàn)出良好的臨床效果(NCT01106235),但仍需進(jìn)一步的數(shù)據(jù)支持。靶向?qū)嶓w瘤的TSCM-CAR-T療法能否成功增加T細(xì)胞向腫瘤部位的運(yùn)輸和浸潤(rùn),促進(jìn)腫瘤中T細(xì)胞的增殖,是未來(lái)研究領(lǐng)域內(nèi)極具挑戰(zhàn)性的方向。

6 總結(jié)與展望

TSCM細(xì)胞具有自我更新和多重分化潛能,同時(shí)具有記憶樣特征,以TSCM細(xì)胞為主體的免疫治療將是未來(lái)癌癥臨床治療的一個(gè)新方向。然而,關(guān)于TSCM細(xì)胞維持其干性表型的分子調(diào)控機(jī)制仍未完全明晰。TSCM細(xì)胞在經(jīng)過(guò)抗PD-1抗體治療后產(chǎn)生的“爆發(fā)性”增殖極大程度上促進(jìn)了T細(xì)胞的免疫反應(yīng),對(duì)ICB療法具有重要意義。因此利用TSCM細(xì)胞放大免疫檢查點(diǎn)抑制劑的作用從而增強(qiáng)療效是未來(lái)優(yōu)化ICB療法可行的策略;此外,通過(guò)體外誘導(dǎo)和培養(yǎng)以獲得臨床適用的TSCM細(xì)胞進(jìn)行過(guò)繼轉(zhuǎn)移也是未來(lái)臨床應(yīng)用的一個(gè)方向,但是如何獲得足夠數(shù)量級(jí)的TSCM細(xì)胞用于患者的治療,同時(shí)產(chǎn)生穩(wěn)定、安全的抗腫瘤作用是一個(gè)亟須突破的技術(shù)問(wèn)題。因此,還需要更多的研究來(lái)闡明腫瘤微環(huán)境及生態(tài)位對(duì)TSCM細(xì)胞的影響,以助于TSCM細(xì)胞更好地靶向腫瘤部位來(lái)發(fā)揮抗腫瘤作用。相信隨著對(duì)T細(xì)胞分化的深入了解,以及細(xì)胞培養(yǎng)、測(cè)序技術(shù)和基因編輯技術(shù)的發(fā)展,未來(lái)對(duì)TSCM細(xì)胞的研究將進(jìn)一步深化。