Cell | 陆军军医大学与合作者发现响应 PD-1 免疫治疗的肿瘤记忆性 CD8+T 细胞

CD8+T 细胞耗竭是机体免疫系统不能有效清除慢性病毒感染及恶性肿瘤的关键原因。相较于急性感染或者疫苗免疫情形下诱导形成的记忆性 CD8+T 细胞， 耗竭的 CD8+T 细胞表面持续表达包括 PD-1 在内的免疫检查点分子，其增殖潜力、效应及杀伤功能等都较为低下，且易于凋亡。耗竭 T 细胞在领域内也一度被称为“僵尸” (Zombie) 细胞。

通过单克隆抗体阻断 PD-1 介导的抑制性信号，可以在一定程度上逆转 CD8+ T 细胞耗竭，促进病毒清除或控制肿瘤进展，构成了 PD-1 免疫检查点阻断疗法（Immune checkpoint blockade, ICB）临床应用的基础。目前，尽管该疗法在系列癌症治疗中取得了较好的效果，但仍然面临很大的挑战：首先，一些恶性程度较高的癌肿，如胰腺癌、脑胶质瘤、三阴性乳腺癌等，几乎不响应 ICB；即使在响应的肿瘤类型里，病人的总体响应率较低（约20%-30%）；并且，在开始响应的病人里，治疗后期大多会出现耐药抵抗，只有极少数病人可长期获益并临床治愈。尽管如此，相比于靶向其它免疫检查点分子或抑制性信号，PD-1 ICB 仍显现出最优疗效。可以预测，在目前及未来一段时间， PD-1 ICB 仍将是肿瘤免疫治疗的重要基石，而进一步提升 PD-1 ICB 的响应人群及临床治愈潜力则在很大程度上将依赖于对 PD-1 ICB 作用机制的更深入理解。

2022年10月7日，陆军军医大学全军免疫学研究所叶丽林团队与合作者中山大学中山医学院唐忠辉团队及南京大学鼓楼医院孙倍成团队在 Cell 杂志发表了题为“The primordial differentiation of tumor specific memory CD8+ T cells as bona fide responders to PD-1/PD-L1 blockade in draining lymph nodes”的研究论文。该研究首次发现在肿瘤引流淋巴结中存在肿瘤抗原特异性的记忆 CD8+T 细胞，并证实了该群细胞在 PD-1 ICB 治疗中的关键作用。

利用多种移植瘤及原位肿瘤诱导模型，他们首先检测了引流淋巴结内的肿瘤特异性 CD8+ T 细胞，发现一定比例细胞高表达 TCF-1，低表达 PD-1, 但不表达耗竭特异性的转录因子 TOX。重要的是，该细胞群（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，他们将其命名为肿瘤引流淋巴结抗原特异性记忆 CD8+ T 细胞，即 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 数据分析也得到一致的结论。通过 PCA 分析可以看到，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区域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。与该群细胞的记忆特性相一致，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。

进一步，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。

总结这项研究，其创新性及对将来肿瘤免疫治疗研发的提示作用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 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. 对于需清扫淋巴结的肿瘤外科手术而言，清扫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细胞是相对于处于耗竭状态的TIL更优的抗肿瘤过继T细胞疗法。

论文链接

https://doi.org/10.1016/j.cell.2022.09.020

转自：“医科研”微信公众号

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