腫瘤免疫中的CD8+T細(xì)胞耗竭

腫瘤免疫中的CD8+T細(xì)胞耗竭前言T細(xì)胞耗竭是一個(gè)籠統(tǒng)的術(shù)語(yǔ)，泛指抗原特異性CD8+T淋巴細(xì)胞存在的所有喪失功能的狀態(tài)，這種現(xiàn)象最早在人類免疫缺陷病毒（HIV）感染的患者中觀察到，這些細(xì)胞持續(xù)存在，但無(wú)法清除致病性威脅。阻斷耗竭的CD8+T細(xì)胞（CD8+Tex）表面共抑制受體，如程序性死亡受體1（PD-1），可以重新激活T細(xì)胞的細(xì)胞溶解作用。在癌癥中，CD8+Tex對(duì)腫瘤細(xì)胞同樣反應(yīng)彳氐下。這些喪失功能的CD8+Tex表達(dá)高水平的PD-1,主要存在于腫瘤微環(huán)境（TME）中，通過(guò)檢查點(diǎn)阻斷劑（ICB）的作用可以將這些表達(dá)PD-1的細(xì)胞從無(wú)反應(yīng)、耗竭狀態(tài)中拯救出來(lái)。然而，目前對(duì)CD8+Tex的理解正在發(fā)生轉(zhuǎn)變。最新的單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組學(xué)和全基因組表觀遺傳學(xué)研究進(jìn)展對(duì)這一觀點(diǎn)提出了挑戰(zhàn)，關(guān)于CD8+Tex的空間分布、異質(zhì)性以及ICB對(duì)它們的作用，已經(jīng)有了新的見解。我們現(xiàn)在知道PD-1的表達(dá)并不是細(xì)胞功能障礙和衰老的絕對(duì)指標(biāo)，相反，PD-1的表達(dá)強(qiáng)度反映了CD8+Tex的復(fù)雜異質(zhì)性。最新的數(shù)據(jù)表明CD8+Tex是一個(gè)發(fā)育連續(xù)體，其中譜系由干細(xì)胞樣PD-1ioCD8+Tex前體祖細(xì)胞到終末功能失調(diào)的PD-1hiCD8+Tex。在癌癥中，這些CD8+Tex亞群在正常夕卜周組織和腫瘤組織中的分布不均勻，并且對(duì)ICB的反應(yīng)不同。T細(xì)胞耗竭與抗原的持續(xù)作用T細(xì)胞耗竭與抗原的持續(xù)驅(qū)動(dòng)作用息息相關(guān)。在急性感染的狀態(tài)下，幼稚的CD8+T細(xì)胞分化為短命效應(yīng)細(xì)胞（SLEC）或記憶前體效應(yīng)細(xì)胞（MPEC）。在抗原清除后，大多數(shù)SLEC死亡，而MPEC存活形成記憶性CD8+T細(xì)胞，形成長(zhǎng)期保護(hù)性免疫。而在慢性感染下，觀察到高親和力抗原特異性的CD8+T細(xì)胞分化為SLEC迅速清除，死亡，但沒(méi)有形成MPEC亞群。相反，針對(duì)低抗原親和力的CD8+T細(xì)胞擴(kuò)增、耗竭，表現(xiàn)為增殖、細(xì)胞毒性和細(xì)胞因子產(chǎn)生的顯著減少，并在對(duì)抗持久性抗原的僵持中死亡。 CD8+Tcells CD8+Tcells antigenTime①pnadluvchronicinfectionandcancer#pB=duJ<#pB=duJ<慢性病毒感染和癌癥的一個(gè)共同特征就是，兩者都是以抗原的持久性作用為特征的長(zhǎng)期疾病。針對(duì)腫瘤抗原的幼稚CD8+T細(xì)胞首先在外周淋巴組織啟動(dòng)，產(chǎn)生足有自我更新特性的干細(xì)胞樣PD-1loCD8+T細(xì)胞，在趨化因子CCL5和CXCL9的作用下，向TME遷移并形成具有效應(yīng)作用的PD-1l°CD8+Tex然而，TME中持續(xù)的抗原負(fù)荷最終迫使這些細(xì)胞持續(xù)分化為喪失功能的PD-1hiCD8+Tex。PD-1hi狀態(tài)伴隨著協(xié)同抑制受體表達(dá)的增強(qiáng)（包括Tim-3、LAG-3、CD160、2B4、TIGIT和CTLA-4）以及效應(yīng)器功能的逐漸喪失。一旦CD8+Tex進(jìn)入PD-1hi狀態(tài)，表觀遺傳會(huì)強(qiáng)制阻止去分化回到功能性干細(xì)胞樣和效應(yīng)

器樣PD-11。狀態(tài)°ICB（例如，抗PD-1）促進(jìn)的抗腫瘤反應(yīng)僅來(lái)自淋巴或腫瘤內(nèi)PD-1l°CD8+Tex亞群的擴(kuò)增，功能低下、ICB抵抗的PD-1hiCD8+Tex最終會(huì)凋亡。peripherallymphoidorgansblcx)dstwroCXCL9CTLA-4Tim-3TIGITcomtymorsite腫瘤和慢性病毒特異性CD8+T細(xì)胞都具有與TCRperipherallymphoidorgansblcx)dstwroCXCL9CTLA-4Tim-3TIGITcomtymorsite腫瘤和慢性病毒特異性CD8+T細(xì)胞都具有與TCR信號(hào)相關(guān)基因的顯著富集（Batf、Egr2、Ezh2、Irf4、Nfatc1、Nfatc2、Nr4a1、Nr4a2和Nr4a3）。這一觀察結(jié)果進(jìn)一步證實(shí)了抗原的持久性參與是耗竭的主要驅(qū)動(dòng)因素。免疫檢查點(diǎn)抑制劑的經(jīng)驗(yàn)耗竭的開始伴隨著共抑制受體的表面表達(dá)，共抑制受體控制著CD8+T細(xì)胞的功能。這些免疫檢查點(diǎn)，包括PD-1,進(jìn)一步抑制T細(xì)胞活化，防止過(guò)度的不良炎癥和自身免疫事件。在針對(duì)病毒的研究中，人們首次發(fā)現(xiàn)PD-（L）1的ICB可使CD8+Tex恢復(fù)活力。重要的是，反應(yīng)的恢復(fù)源于PD-1+CD8+Tex,而不是從頭開始的PD-1-CD8+T細(xì)胞啟動(dòng)。這項(xiàng)早期研究提出了這樣一個(gè)觀點(diǎn)，即CD8+Tex的重新激活實(shí)際上是耗竭“逆轉(zhuǎn)”的同義詞。此時(shí)，ICB迅速進(jìn)入臨床，并建立了癌癥治療的新模式，在有限的患者群體中產(chǎn)生了持久的反應(yīng)。盡管ICB早期取得了成功，但I(xiàn)CB背后的作用機(jī)制仍然難以捉摸。進(jìn)一步的研究發(fā)現(xiàn)，PD-1+CD8+Tex可進(jìn)一步分為PD-1l。和PD-1hi亞群。由此產(chǎn)生了一個(gè)假設(shè)，即PD-1I。細(xì)胞隨著CD8+T細(xì)胞的耗竭而分化為PD-1hi亞群。在這一理論中，復(fù)蘇并不等同于衰竭的

逆轉(zhuǎn)，即由PD-1hi轉(zhuǎn)變?yōu)镻D-11。或PD-1-。有益的反應(yīng)完全來(lái)自于動(dòng)員未完全耗竭的PD-1l。細(xì)胞，而不是PD-1hi終末衰竭的T細(xì)胞。體外研究表明，將抗原特異性的PD-1lo和PD-1hi分選細(xì)胞轉(zhuǎn)移到小鼠體內(nèi)后，在有無(wú)抗PD-L1的情況下用抗原再次激發(fā)，結(jié)果表明，只有PD-1l°CD8+Tex能夠?qū)CB產(chǎn)生反應(yīng)。PD-1hi亞群與隨后其他共抑制受體的表達(dá)相關(guān)，包括Tim-3、LAG-3、CD160、2B4,CTLA-4以及TIGIT，其中具有共抑制受體高表達(dá)的細(xì)胞顯得更加耗竭。T-bet和Eomes的劃分同樣明顯的是，CD8+Tex的異質(zhì)性存在于比表面PD-1表達(dá)更深的水平，其中CD8+Tex似乎使用相同的T-box家族轉(zhuǎn)錄因子，T-bet和eomesodermin（Eomes）的表達(dá)，來(lái)區(qū)分SLEC和MPEC譜系，它們具有不同的表達(dá)模式、核定位以及發(fā)育的連貫性。naTwe

CDS4TcallBasymmetriccellldrvKicHiILTCRj'MHGT-betEomes4.GHTTedlaulcoriineVL-2KLRG-1CD127^T-twrEomes"-3.CD4*TMslwt-llvcd^eflttlfir

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CDfl-TcellT-kwlEomesPCMPDE”T?irpsr/prpgflnllorCDB"Tcellm?iwiyprewraiGWrffec仙coa-T?nKR-G-lCD127^FbeTEcrftes"KLJRG1*CD127rT-brt*taimcfl*"antigenpdi^coa?〒■CD1Z7-?plwr"EjOHWB1*5lirrnarnmavionr 二：■-作為對(duì)TCR/MHC結(jié)合和免疫突觸形成的響應(yīng)，一個(gè)幼稚的CD8+T細(xì)胞將不對(duì)稱分裂和分割T-bet和EOME，分別從第一次分裂中決定效應(yīng)器細(xì)胞與記憶細(xì)胞的命運(yùn)。與SLEC和MPEC不同，T-bet和EOME是CD8+Tex發(fā)育的雙重需要。此外，這些轉(zhuǎn)錄因子似乎出現(xiàn)在CD8+Tex的不同階段，其中PD-1loT-betloCD8+Tex被發(fā)現(xiàn)Eomes表達(dá)增加并維持其核定位，分裂和分化為PD-1hiT-bet-/io/hiEomeshiCD8+Tex。T-bet和Eomes的這種變化也表明CD8+Tex是一個(gè)獨(dú)特的譜系。

PD-1lo群體的轉(zhuǎn)錄組分析顯示ICSO,CXCR5,Bcl-6和TCF-1的表達(dá)，這使人聯(lián)想到CD4+濾泡輔助T細(xì)胞（Tfh），這就是為什么CD8+Tex有時(shí)被稱為Tfh樣細(xì)胞。TCF-1作為Notch受體下游的主要轉(zhuǎn)錄因子，作為進(jìn)化保守的Wnt信號(hào)通路的一部分，已知對(duì)T細(xì)胞胸腺發(fā)育和記憶形成至關(guān)重要。轉(zhuǎn)錄和表觀遺傳引導(dǎo)終末耗竭PD-1loCD8+Tex在TCF-1介導(dǎo)的生存作用下，胸腺細(xì)胞選擇相關(guān)的高遷移率組（HMG）盒蛋白TOX與PD-1共同上調(diào)，TOX是一種以結(jié)構(gòu)依賴性方式結(jié)合DNA的核蛋白，TOX直接與結(jié)合到ORC1（HBO1）的組蛋白乙酰轉(zhuǎn)移酶相互作用，并與DNA甲基轉(zhuǎn)移酶3A（DNMT3A）、3B（DNMT3B）和zeste同源物2增強(qiáng)子（EZH2）間接協(xié)調(diào)活性，以表觀遺傳的方式引導(dǎo)CD8+Tex到終末耗竭。IF|MhvCDfiTcoMKLHG-reffeclor-likp電〉stem-likeT?.pr&cur&wifn-te?miinallydys/unclicnailstemdikeCDBTT*」IF|MhvCDfiTcoMKLHG-reffeclor-likp電〉stem-likeT?.pr&cur&wifn-te?miinallydys/unclicnailstemdikeCDBTT*」□rcraefillQFCM；'Tcel\PD-1MEomtiiPD-1aTCF-1Bllmf-IPD-114l^b#lPfMPD護(hù)Tlinn-3瞬IMTim-1RUNX3SlamFfr-NF<TSIAM忖Sbmrbcoi&rTbtlBd-2CEllOICD1Q1-c&iorCDW1Tlm-aCDWCD69-CD&rKLflG-l4KLAG-1KLRG-11KLRB-TKl-ft?-Ki67rKMT'COBS'OCRS'CCR5*CCH5JCX3CR1C9C3CR1CX3CR1^CX3CHI-CXCR3-CKC加CXCHTCXCR3-=■CMCR5-UCKCR5*cxcps■iUer研究發(fā)現(xiàn)，干細(xì)胞樣CD8+Tex細(xì)胞最初是穩(wěn)定的。然而，在ICBKLRfi-1-CDTK?-治療后，這些細(xì)胞迅速進(jìn)入T-bet驅(qū)動(dòng)效應(yīng)器樣的短暫狀態(tài)，標(biāo)記為CX3CR1+KLRG-1+CD101-PD-1l°Tim-3+，其快速增殖，暫時(shí)產(chǎn)生顆粒酶B，最終轉(zhuǎn)變?yōu)橥耆慕叩腃X3CR1-KLRG-1-CD101+PD-1hiTim-3+CD8+Tex。CD8+Tex似乎代表了一個(gè)分化能力有限的譜系，存在于一系列固定順序的表觀遺傳作用中。盡管PD-1loCD8+Tex的重新激活可產(chǎn)生效應(yīng)器樣轉(zhuǎn)錄活性，但細(xì)胞似乎受到限制，因?yàn)樗鼈冏罱K會(huì)響應(yīng)ICB而耗竭，并且無(wú)法分化為急性感染期間存在的真正效應(yīng)器記憶細(xì)胞。因此，在腫瘤免疫的背景下，了解這些轉(zhuǎn)化在體內(nèi)發(fā)生的位置（LN與TME）以及如何穩(wěn)定暫時(shí)效應(yīng)器樣狀態(tài)是最大限度地發(fā)揮干細(xì)胞樣CD8+Tex的細(xì)胞溶解潛能的關(guān)鍵。CD8+Tex祖細(xì)胞在腫瘤中的治療潛力干細(xì)胞樣TCF-1+PD-1l°CD8+Tex在控制ICB預(yù)后方面的意義可能在于其治療前的頻率以及癌癥期間其他免疫細(xì)胞類型之間的串?dāng)_。使用單細(xì)胞RNA測(cè)序（scRNA-Seq）對(duì)TIL異質(zhì)性進(jìn)行的研究表明，活化、擴(kuò)增和耗竭的CD8+T細(xì)胞亞群在不同的腫瘤樣本中存在差異，并基于TCF-1的表達(dá)有效地聚集。—項(xiàng)研究分析了48例轉(zhuǎn)移性黑色素瘤活組織檢查，包括接受ICB治療的17名應(yīng)答者和31名無(wú)應(yīng)答者。CD8+T細(xì)胞根據(jù)scRNA-Seq表型分為早期激活、記憶、效應(yīng)和耗竭譜系。在大多數(shù)患者中觀察到所有CD8+T細(xì)胞亞群，盡管程度不同。然而，腫瘤內(nèi)TCF-1hi與TCF-11。TIL的相對(duì)頻率可預(yù)測(cè)患者對(duì)ICB的反應(yīng)性。此外，在多個(gè)腫瘤適應(yīng)癥中也觀察到了類似的CD8+Tex。此外，研究發(fā)現(xiàn)干細(xì)胞樣PD-1ioCD8+Tex表達(dá)CXCR5,CXCR5的功能在腫瘤免疫學(xué)中不太為人所知，但可能與干細(xì)胞樣CD8+Tex的定位有關(guān)。CXCR5+TIL在非小細(xì)胞肺癌（NSCLC）腫瘤中被發(fā)現(xiàn)，并且可能與腫瘤內(nèi)三級(jí)淋巴結(jié)構(gòu)（TLS）相關(guān)。CXCR5促進(jìn)這些結(jié)構(gòu)內(nèi)的定位很有誘惑力，雖然只有少數(shù)腫瘤內(nèi)干細(xì)胞樣T細(xì)胞表達(dá)CXCR5,但TCF-1+PD-1ioCD8+Tex似乎也定位為TME中，這意味著腫瘤內(nèi)可能存在支持抗腫瘤免疫的其他微環(huán)境。在前列腺癌、膀胱癌和腎癌活檢的組織學(xué)分析中,TCF-1+CD8+TIL主要出現(xiàn)在MHCII密集區(qū)，干細(xì)胞樣PD-1i°CD8+Tex也優(yōu)先發(fā)現(xiàn)于腫瘤引流的次級(jí)LN中，相反，最終耗竭的PD-1hiCD8+Tex主要局限于TME。無(wú)論如何,如果TCF-1+PD-1ioCD8+Tex在全身性ICB給藥后在腫瘤內(nèi)局部浸潤(rùn)或擴(kuò)增，這些細(xì)胞的腫瘤內(nèi)頻率可以作為區(qū)分應(yīng)答者和非應(yīng)答者的有價(jià)值的生物標(biāo)志物。CD8+Tex的臨床前景盡管ICB在臨床上取得了無(wú)可爭(zhēng)議的成功，但由于其在預(yù)防耗竭方面的固有缺陷，有一天它可能會(huì)被替代或與其他免疫療法聯(lián)合。我們對(duì)CD8+Tex和潛在調(diào)節(jié)機(jī)制的日益精細(xì)的理解可能提供了新的治療途徑，包括刺激和穩(wěn)定T細(xì)胞的干細(xì)胞和效應(yīng)器樣狀態(tài)，或增強(qiáng)記憶T細(xì)胞。此外，由于干細(xì)胞樣PD-1i°CD8+Tex顯示免疫球蛋白和腫瘤壞死因子受體超家族（TNFRSF）的某些成員的高表達(dá)，如OX4O和4-1BB，將ICB與TNFR超家族成員激活相結(jié)合，可通過(guò)優(yōu)先針對(duì)干細(xì)胞樣亞群，進(jìn)一步支持CD8+T細(xì)胞復(fù)蘇的長(zhǎng)效性。如果不能維持穩(wěn)定的抗腫瘤CD8+T細(xì)胞，則可以通過(guò)聚焦新抗原疫苗接種或過(guò)繼細(xì)胞療法（ACT）的重復(fù)輸注來(lái)最大限度地提高響應(yīng)。目前，CAR-T和TCR-T已經(jīng)成功應(yīng)用于臨床，允許無(wú)限來(lái)源的人工生成的抗腫瘤CD8+T細(xì)胞，從而繞過(guò)耗竭帶來(lái)的挑戰(zhàn)，ACT可以設(shè)計(jì)為抗耗竭或通過(guò)基因編輯技術(shù)保持干細(xì)胞性。新抗原疫苗可能是一種更有前途的策略，作為患者共享或完全個(gè)性化治療方法的一部分。新抗原疫苗攜帶CD4+和CD