在病毒感染初期,初始T細胞增殖分化為效應T細胞,興致高昂地前去整治那些病原體。然而,隨著慢性感染或腫瘤持續存在,由于長期暴露于持續的抗原刺激,效應T細胞也開始“麻木”,發生T細胞耗竭。耗竭T細胞毒性衰減、分泌細胞因子減少、多種抑制性受體(PD-1、TIM-3、 LAG-3)高度表達,細胞代謝、轉錄因子表達情況發生改變。雖說這樣本意是防止過度**反應介導的組織損傷,但同時也拿病毒和腫瘤的持續侵害沒啥辦法[1]。
這次,澳大利亞墨爾本大學的Axel Kallies教授與德國慕尼黑大學的Veit R. Buchholz博士合作,就在這群工作麻木的T細胞中找到了PD-1抑制劑**中的強大戰力——CD62L+前體耗竭T細胞(TPEX)[2]。
他們發現,當慢性病毒感染或癌癥引發T細胞耗竭時,CD62L+TPEX細胞仍具有長期增殖潛力、多能性以及再生能力,表現出干細胞樣特性;同時,CD62L+TPEX還決定著****療效,使用PD-1抑制劑**后,CD62L+TPEX增殖爆發。轉錄因子MYB對于這種T細胞亞群的發育和功能至關重要。
近年來一些研究表明,耗竭T細胞具有異質性,可分為前體耗竭T細胞(TPEX)和終末耗竭T細胞(TEX)。其中,在慢性病毒感染和腫瘤發展期間,TPEX細胞毒性功能尚未喪失,并且有證據指出,TPEX細胞或決定PD-1抑制劑****的效果[1]。
為探清TPEX的老底兒、給癌癥****尋個新出路,Axel Kallies教授和Veit R. Buchholz博士等人展開此次研究。
利用慢性病毒感染(LCMV-Cl13)的小鼠模型以及單細胞RNA測序(scRNA-seq)等技術,他們將TPEX細胞進一步分為CD62L+、CD62L-兩種亞群,均以Tcf7和Id3高表達為標志。其中,在CD62L+TPEX細胞中特異性高表達的基因大多數與初始T細胞、中央記憶型T細胞相關,包括Sell(編碼 CD62L)、Ccr7、S1pr1、Lef1、Satb1和Bach2;而在CD62L-TPEX細胞中,Sell基因低表達,Icos、Xcl1、Cxcl10、Cd28和Eomes高表達。
接下來,研究者們尋到了蛛絲馬跡。
他們采用Slingshot工具分析scRNA-seq的數據,推斷出TPEX細胞分化結構和順序,再用RNA速率分析進行驗證。結果發現,CD62L+TPEX細胞可分化為CD62L-TPEX以及TEX(CX3CR1+/CX3CR1-)細胞,且分化具有單向性。
不僅如此,在小鼠體內實驗中,研究者們也是僅在CD62L+TPEX細胞中觀察到了干細胞特性。不同于CD62L-TPEX和TEX細胞,CD62L+TPEX細胞與初始T細胞類似,顯示出優異的再生能力和多能性,能夠有效地自我更新并產生CD62L-TPEX和TEX細胞。即使將其在小鼠模型中重復過繼轉移之后,這些特征也得以保持。
繼續深挖CD62L+TPEX的秘密,研究者們找到了轉錄因子MYB。
MYB在造血干細胞、癌細胞以及T**細胞白血病、記憶CD8+T細胞的自我更新中都具有重要意義[3-6]。在這里,研究者們發現其編碼基因Myb在CD62L+TPEX細胞中高度富集,在慢性病毒感染期間,強烈且持續的抗原刺激有助于CD62L+TPEX細胞中MYB的持續性表達。
隨后的小鼠體內實驗以及一系列轉錄組學分析結果表明,MYB表達缺陷時,CD62L+TPEX細胞就會“迷失自我”,終末分化加速,TPEX相關特性及其獨特的干細胞樣特性丟失,細胞遷移以及**結歸巢行為也會受到影響。換句話說,MYB轉錄因子決定著CD62L+TPEX細胞的正常發育,并抑制其終末分化的進展。
從轉錄水平上看MYB缺陷對于耗竭T細胞的影響
值得注意的是,研究結果強調,MYB轉錄因子正是通過調節T細胞的功能與壽命,來幫助T細胞調整防御姿態以面對慢性病毒感染,防止出現**損傷。如果T細胞中Myb基因缺失,小鼠將死于慢性病毒感染,而急性病毒感染無明顯影響。這意味著,由MYB轉錄因子介導的T細胞耗竭,是機體適應于慢性感染的必要現象。
看來,就算是T細胞,在長期工作中適當麻木點兒也很重要
除了負責給耗竭T細胞這個大**增添新成員,CD62L+TPEX細胞還在PD-1抑制劑**中進行“瘋狂輸出”。
研究者發現, 使用PD-1抑制劑**后,CD62L+TPEX細胞依舊保持自我更新,同時出現增殖爆發的現象,數量明顯擴增。相比之下,CD62L-TPEX和TEX細胞均未表現出明顯的增殖反應。如果小鼠T細胞的MYB轉錄因子表達缺失,則會導致CD62L+TPEX細胞發育及功能異常,無法響應于PD-1抑制劑進行擴增。
總體來說,Axel Kallies教授和Veit R. Buchholz博士等人找到了一種具有**的增殖和發育潛力的T細胞亞群,對PD-1抑制劑反應強烈。
一方面,CD62L+TPEX細胞表現出干細胞特性,對于抵抗慢性病毒感染以及癌癥的機體**反應至關重要,其細胞內表達的MYB轉錄因子是維持這種T細胞亞群發育和功能的關鍵點。另一方面,依賴于MYB,CD62L+TPEX細胞響應PD-1抑制劑后會發生大量擴增。
對于這一研究成果,研究者們將CD62L+TPEX形容為耗竭T細胞的“青春活力之泉”[7],不斷給這些長期戰斗的T細胞注入新的血液,并稱之為干細胞樣耗竭T細胞(TSLEX)。并提出,這項研究從有趣、新穎的角度解讀T細胞活化,可能為**療法開發新思路。