--------什么是T细胞耗竭?--------
跟其他免疫细胞一样,T细胞来源于造血干细胞分化。临床事件中,血常规只能看到淋巴细胞数据和比例, 不能区分B淋巴细胞和T淋巴细胞,其具体区分必须通过染色,做流式分析才能得出。
急性感染和疫苗接种后,T细胞向效应T细胞(Teff)和记忆T细胞(Tmem)分化。慢性感染和癌症病人,T细胞受到抗原持续刺激,细胞记忆不能有效地发育分化,T细胞变得精疲力竭,称之为T细胞耗竭(Tex)。简单说,急性疾病和慢性疾病中,T细胞向两种方向分化,其表面分子是不同的。
Tex细胞在功能上有别于Teff和Tmem,其特点是效应功能丧失,抑制性受体(IRS)表达增高且持续,表观遗传和转录谱改变,代谢方式改变。T细胞衰竭是癌症病人免疫功能障碍主要因素之一。2019年7月,国际顶级期刊Nature曾对T细胞耗竭做出深入的系列报道,阐释转录因子TOX在T细胞耗竭中的重要作用。
--------T细胞耗竭的特征--------
对细胞因子的反应性改变
在慢性感染过程中,病毒特异性的Tex细胞,由于IL-7Rα和IL-2/15Rβ信号通路的缺陷,无法通过IL-7和IL-15介导稳态自我更新。
Tex细胞增殖是通过持续的抗原信号来维持的。但Tex细胞会失去对额外增殖信号的反应能力,并且对未来的相同抗原刺激没有反应,导致记忆稳态的丧失,也是人类Tex细胞的一个特征。
抑制性受体的持续表达(免疫检查点抑制剂作用基础)
Tex细胞的一个关键特征是多IRS的增加和持续表达。免疫检查点抑制剂可以部分地逆转T细胞耗竭。抑制性受体,在Teff有短暂表达,以确保在其发挥完作用后,功能被抑制,维持免疫稳态,避免自身免疫性疾病。
近些年,越来越多的抑制性受体被发现,见下表:
在许多慢性感染和癌症中,多个IRS的共同表达是Tex细胞的共同特征,因而联合靶向是目前治疗癌症的主要临床治疗策略。
代谢改变
代谢可塑性是淋巴细胞的一个主要特征,随激活和环境而变化。急性感染期间,CD8+T细胞线粒体氧化磷酸化从静止状态转化到糖酵解,以满足活化的Teff细胞所需的能量。
Tex细胞的转录图谱显示代谢失调。在体外,PD-1交联减弱PI3K、Akt和mTOR信号,直接影响代谢途径,包括抑制糖酵解。在体内,发育中的Tex细胞表现出代谢紊乱,包括抑制细胞呼吸、降低葡萄糖摄取和线粒体能量失调。
PD-1阻断可以恢复合成代谢,增强葡萄糖摄取,导致肿瘤微环境中葡萄糖的增加。
细胞转录和表观遗传学改变
与Teff和TMEM细胞相比,Tex细胞现在被认为有一个独特的转录程序。基因表达的变化包括编码IRS,转录因子,控制TCR信号通路、共刺激和细胞因子信号以及细胞代谢。
Laura M. McLane,C ,ARjats.cls January 17, 2019
--------T细胞耗竭的免疫疗法--------
检查点抑制剂逆转T细胞耗竭
Tex细胞表达抑制性受体,免疫检查点抑制剂阻断这些信号,已经证实其良好的抗肿瘤作用,逆转耗竭的T细胞,恢复肿瘤微环境浸润T细胞(TIL)功能。
已上市及在研的部分免疫检查点抑制剂:
PD1抑制剂:Opdivo(BMS)Keytruda(MSD) Libtayo(Sanofi/Regeneron)特瑞普利(君实)信迪利单抗(信达)替雷利珠(百济)卡瑞利珠(恒瑞)
PD-L1抑制剂:Tecentrip(Roche)Imfinzi(AZD)Bavencio(pfizer/Merck)
CTLA-4抑制剂:Ipilimumab(BMS)多个类似药及双特异性抗体在开发
anti-LAG3:IMP321(Immutep公司),IMP731(GSK-2831781)(Immutep/GSK),Relatlimab(BMS/小野),LAG525(Imutep/诺华),TSR033(Tesaro),BI754111(BI)
anti-OX40激动型:IBI101(信达)Pogalizumab(Roche)Tavolimab(Astrazeneca)PF-04518600(Pfizer)
anti-Tim3:TSR-022(Tesaro) Sym023(Symphogen A/S )BMG-453(诺华)
anti-TIGIT:MTIG7192A(Genentech)
联合免疫疗法
在慢性感染和癌症的背景下,多个抑制性受体(IRS)在Tex细胞上共同表达,提示多个IRS协同负性调节Tex细胞。
在慢性LCMV中,共阻断LAG-3和PD-1通路,表现出T细胞衰竭的强劲和协同逆转,在肿瘤系统和其他感染模型中也有类似的结果。
靶向IRS和共刺激受体,加入细胞因子或细胞因子阻断IR阻断剂,以及检查点阻断与放射、化疗和靶向治疗等更传统的癌症治疗相结合,显示出许多潜在的有益的细胞效应。将PD-1阻断与基于细胞的免疫治疗(如CAR-T细胞)相结合,可以提高逆转T细胞耗竭效应。目前正在进行从CAR-T细胞中基因敲除PD-1的试验,以完全避免该检查点对肿瘤微环境的负性调节。
上表为联合免疫疗法临床试验
自身免疫性疾病中的Tex
自身免疫疾病中T细胞显示Tex细胞的转录特征。由自身抗原长期刺激的自身反应T细胞可能表现出衰竭的特征。针对Tex的进一步研究,可能对于自身免疫性疾病的治疗,带来新的策略。
主要参考文献
Wherry EJ. 2011. T cell exhaustion. Nat. Immunol. 12:492–99
Doering TA, . 2012. Immunity 37:1130–44
Moskophidis . 1993,Nature 362:758–61
Day CL,. 2006. Nature 443:350–54
Laura M. McLane,C ,ARjats.cls January 17, 2019
Wherry EJ, . Nat. Rev. Immunol.15:486–99
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