学术动态
肿瘤引流淋巴结抗原特异性记忆CD8 T细胞的研究
作者：叶丽林 来源自：中国免疫学会 点击数：17808 发布时间：2022-11-14
CD8+ T细胞耗竭是机体免疫系统不能有效清除恶性肿瘤的关键原因。通过靶向阻断PD-1（Programed cell death 1, PD-1）/PD-L1介导的抑制性信号通路，可以在一定程度上逆转CD8+ T细胞耗竭，控制肿瘤进展，构成了PD-1免疫检查点阻断疗法（Immune checkpoint blockade, ICB）的临床应用基础。目前，尽管该疗法在系列癌症治疗中取得了较好的效果，但仍然面临如响应癌种有限，病人的总体响应率较低及治疗后期易出现耐药抵抗等巨大挑战。因此，充分解析CD8+ T细胞抗肿瘤免疫应答的作用模式及响应PD-1 ICB的机制对进一步提升PD-1 ICB的临床响应率至关重要。
在国家自然科学基金（重点项目32030041，杰青项目31825011，优青项目82122028，青年项目31900643）等资助下，中国人民解放军陆军军医大学全军免疫学研究所叶丽林教授团队与合作者利用多种小鼠肿瘤模型及肝癌患者样本，发现引流淋巴结内一定比例的肿瘤特异性CD8+ T细胞（TOX-PD-1loTCF-1+）严格符合经典免疫记忆特征：1.不依赖于抗原的长期存活；2. 再次遇到抗原，迅速大幅扩增，并分化为功能性的效应细胞；3. 提供长期的免疫保护。基于典型的记忆性特征和特殊组织定位，遂将其定义为TdLN-TTSM (Tumor Draining Lymph Node derived Tumor Specific Memory T cell)。
随后通过高通量测序分析，研究人员发现在单细胞层面，TdLN-TTSM细胞转录特征更接近经典记忆细胞，而与耗竭T细胞差异较大。进一步分析ATAC-seq数据也得到一致的结论。同时，淋巴结来源的抗原特异性CD8+ T细胞表观遗传修饰特征从应答第4天就已经建立，并与Tmem有很大程度的相似，但二者也具有各自特征性的染色质开放区域。另外，CD8+ T细胞在进入耗竭状态后，其基因组会在耗竭相关分子的表观遗传层面发生一些不可逆的改变，称为表观遗传伤疤（epigenetic scarings）。通过分析TdLN-TTSM, TdLN-Tpex的ATAC-seq测序数据，发现肿瘤引流淋巴结及慢性病毒感染来源的Tpex细胞以及脱离慢性病毒感染环境的Tex细胞（Recovery Tex）均在Pdcd1、Tox等基因多个位点存在不同程度的染色质开放，然而这些位点在TdLN-TTSM细胞中处于关闭状态， 进一步证明这一特定细胞亚群不是耗竭T细胞。
进一步，向荷瘤小鼠分别回输来源于肿瘤和引流淋巴结的抗原特异性CD8+ T细胞， TdLN-TTSM细胞呈现出显著优于Tpex及Tex的抑制肿瘤能力。在体内和体外实验中，TdLN-TTSM细胞在应对PD-1抗体处理时比TdLN-Tpex细胞表现出更强的应答表现。并且，通过一系列肿瘤移植实验和淋巴结切除实验，发现PD-1/PD-L1 ICB处理后，肿瘤组织内扩增的抗原特异性CD8+ T细胞主要来源于TdLN-TTSM，而不是肿瘤中已经浸润的、耗竭的Tex及Tpex细胞。并且，无论在 PD-1/PD-L1 ICB治疗前或治疗中，去除此细胞亚群均导致PD-L1阻断抗体介导的免疫治疗失效；而回输TdLN-TTSM细胞则可以恢复此作用，进一步验证了TdLN-TTSM是真正响应PD1 ICB的细胞亚群。
该研究以“The primordial differentiation of tumor specific memory CD8+ T cells as bona fide responders to PD-1/PD-L1 blockade in draining lymph nodes”为题于2022年10月27日正式刊登于国际生命科学顶级期刊Cell上。
总结这项研究，其创新性主要体现在以下几个方面：1.打破了在肿瘤负荷下，只存在耗竭T细胞，不存在肿瘤特异性记忆T细胞的传统概念；2.进一步完善了PD-1 ICB的时空作用机制：即PD-1 ICB先在引流淋巴结扩增、动员TdLN-TTSM细胞分化为耗竭前体细胞，再进入肿瘤微环境（TME）发挥作用，不同类型及状态的TME可能决定这些PD-1 ICB动员过来的细胞发挥抗肿瘤作用的潜力。这一结论也提示，PD-1 ICB与靶向TME的调节因子向结合，可能导致更好的协同抗肿瘤作用；3.在外科手术清扫肿瘤淋巴结时可考虑从这些淋巴结中分选、扩增TTSM细胞，过继转输回术后病人，辅以免疫检查点治疗，可能会防止肿瘤术后复发或者转移； 4. TdLN-TTSM细胞是较处于耗竭状态的肿瘤浸润T细胞（TIL）更优的抗肿瘤过继T细胞疗法。
在国家自然科学基金（重点项目32030041，杰青项目31825011，优青项目82122028，青年项目31900643）等资助下，中国人民解放军陆军军医大学全军免疫学研究所叶丽林教授团队与合作者利用多种小鼠肿瘤模型及肝癌患者样本，发现引流淋巴结内一定比例的肿瘤特异性CD8+ T细胞（TOX-PD-1loTCF-1+）严格符合经典免疫记忆特征：1.不依赖于抗原的长期存活；2. 再次遇到抗原，迅速大幅扩增，并分化为功能性的效应细胞；3. 提供长期的免疫保护。基于典型的记忆性特征和特殊组织定位，遂将其定义为TdLN-TTSM (Tumor Draining Lymph Node derived Tumor Specific Memory T cell)。
随后通过高通量测序分析，研究人员发现在单细胞层面，TdLN-TTSM细胞转录特征更接近经典记忆细胞，而与耗竭T细胞差异较大。进一步分析ATAC-seq数据也得到一致的结论。同时，淋巴结来源的抗原特异性CD8+ T细胞表观遗传修饰特征从应答第4天就已经建立，并与Tmem有很大程度的相似，但二者也具有各自特征性的染色质开放区域。另外，CD8+ T细胞在进入耗竭状态后，其基因组会在耗竭相关分子的表观遗传层面发生一些不可逆的改变，称为表观遗传伤疤（epigenetic scarings）。通过分析TdLN-TTSM, TdLN-Tpex的ATAC-seq测序数据，发现肿瘤引流淋巴结及慢性病毒感染来源的Tpex细胞以及脱离慢性病毒感染环境的Tex细胞（Recovery Tex）均在Pdcd1、Tox等基因多个位点存在不同程度的染色质开放，然而这些位点在TdLN-TTSM细胞中处于关闭状态， 进一步证明这一特定细胞亚群不是耗竭T细胞。
进一步，向荷瘤小鼠分别回输来源于肿瘤和引流淋巴结的抗原特异性CD8+ T细胞， TdLN-TTSM细胞呈现出显著优于Tpex及Tex的抑制肿瘤能力。在体内和体外实验中，TdLN-TTSM细胞在应对PD-1抗体处理时比TdLN-Tpex细胞表现出更强的应答表现。并且，通过一系列肿瘤移植实验和淋巴结切除实验，发现PD-1/PD-L1 ICB处理后，肿瘤组织内扩增的抗原特异性CD8+ T细胞主要来源于TdLN-TTSM，而不是肿瘤中已经浸润的、耗竭的Tex及Tpex细胞。并且，无论在 PD-1/PD-L1 ICB治疗前或治疗中，去除此细胞亚群均导致PD-L1阻断抗体介导的免疫治疗失效；而回输TdLN-TTSM细胞则可以恢复此作用，进一步验证了TdLN-TTSM是真正响应PD1 ICB的细胞亚群。
该研究以“The primordial differentiation of tumor specific memory CD8+ T cells as bona fide responders to PD-1/PD-L1 blockade in draining lymph nodes”为题于2022年10月27日正式刊登于国际生命科学顶级期刊Cell上。
图 肿瘤引流淋巴结抗原特异性记忆CD8+ T细胞是PD-1/PD-L1免疫阻断治疗的真实响应者
总结这项研究，其创新性主要体现在以下几个方面：1.打破了在肿瘤负荷下，只存在耗竭T细胞，不存在肿瘤特异性记忆T细胞的传统概念；2.进一步完善了PD-1 ICB的时空作用机制：即PD-1 ICB先在引流淋巴结扩增、动员TdLN-TTSM细胞分化为耗竭前体细胞，再进入肿瘤微环境（TME）发挥作用，不同类型及状态的TME可能决定这些PD-1 ICB动员过来的细胞发挥抗肿瘤作用的潜力。这一结论也提示，PD-1 ICB与靶向TME的调节因子向结合，可能导致更好的协同抗肿瘤作用；3.在外科手术清扫肿瘤淋巴结时可考虑从这些淋巴结中分选、扩增TTSM细胞，过继转输回术后病人，辅以免疫检查点治疗，可能会防止肿瘤术后复发或者转移； 4. TdLN-TTSM细胞是较处于耗竭状态的肿瘤浸润T细胞（TIL）更优的抗肿瘤过继T细胞疗法。