肿瘤内的干细胞样TIL亚群在免疫治疗中扮演了重要的角色

原文标题：Intratumoral Tcf1+PD-1+CD8+ T Cells with Stem-like Properties Promote Tumor Control in Response to Vaccination and Checkpoint Blockade Immunotherapy

期刊：Immunity

影响因子：21.522（2018年）

发表时间：2019年1月15日

选用服务：Tcf7DTR-GFP转基因小鼠

研究背景：

CD8+T细胞在某些肿瘤中的浸润程度可以预测患者的总生存率，表明淋巴细胞可限制肿瘤生长。尽管如此，大多数浸润的肿瘤仍有进展，表明这种自发的抗肿瘤免疫反应通常不足以控制肿瘤。免疫治疗旨在增强抗肿瘤的免疫应答，以诱导持久的肿瘤控制。目前的方法包括过继性T细胞治疗以及抑制性受体（免疫检查点）的阻断。

在与病毒或肿瘤的长期对抗中，T细胞的功能会逐渐丧失（称为T细胞耗竭）。它们失去效应功能，并诱导T细胞功能的负向调节剂PD-1。通常这种耗竭的表型被认为是终末分化的细胞，它们丧失扩增能力，且寿命短暂。然而，阻断PD-1后肿瘤内CD8+ T细胞出现增殖，这与终末分化的概念存在矛盾。

研究思路：

Step 1 自发或免疫治疗引起的抗肿瘤CD8+ T细胞反应是否涉及到记忆性CD8+ T细胞组分

为了确定CD8+T细胞对肿瘤的反应是否涉及到记忆成分，研究人员检测了这些反应是否依赖转录因子Tcf1，它对中枢记忆性CD8+T细胞的形成和功能至关重要。他们通过化学遗传方法追踪肿瘤特异性的CD8+ T细胞，并确定这些细胞及其亚群是否与肿瘤控制有关。

在肿瘤可触摸时，他们利用gp33肽来免疫小鼠。结果发现缺乏Tcf7的P14 肿瘤浸润CD8+T淋巴细胞（TIL）在疫苗接种早期丰度高，但随后下降，这与肿瘤治疗的减弱存在关联。

图1.肿瘤特异性CD8+T细胞缺乏Tcf1减弱了肿瘤对治疗性疫苗的响应

Step 2涉及到的肿瘤特异性CD8+T细胞组分是哪些以及这些细胞是否属于肿瘤微环境的一部分

由于extended tumor control依赖于Tcf1，研究人员鉴定接种疫苗和未治疗的小鼠中WT P14细胞中Tcf1的表达。然后在小鼠出现肿瘤时接种治疗性疫苗，通过GFP标记实验，他们还发现Tcf1+PD-1+ TIL组成型地存在于肿瘤中。随着肿瘤进展，它们的丰度瞬时增加，并且通过治疗性疫苗接种而进一步扩增。因此，Tcf1 +CD8+T细胞存在于肿瘤微环境中，即使在没有真正的TLS的情况下它们也可能有助于局部免疫应答。

Step 3 Tcf1+CD8+ T细胞在肿瘤治疗中的作用

研究人员利用Tcf7DTR-GFP转基因小鼠生成了Tcf7DTR-GFP P14嵌合体小鼠，并植入B16-gp33肿瘤细胞。白喉毒素（DT）处理能够有效去除GFP+ P14 TIL，但对GFP- P14 TIL的丰度无影响。然后他们用DT处理荷瘤小鼠，并再次免疫接种，发现Tcf1+细胞维持了Tcf1- TIL的产生Tcf7DTR-GFP P14嵌合体小鼠在处死时肿瘤的体积和重量都较低。相比之下，当Tcf1+ P14细胞被消融时肿瘤出现进展。这些数据表明，肿瘤特异性Tcf1+PD-1+ CD8+ T细胞是肿瘤对治疗性疫苗免疫疗法响应所必需的。

Step 4 Tcf1+CD8+ T细胞在免疫检查点阻断疗法中的作用

研究人员通过Tcf7DTR-GFP P14嵌合体小鼠，用FTY720来防止新的T细胞流入肿瘤，并利用白喉毒素（DT）来消融Tcf1+ P14 TIL。与对照小鼠相比，检查点阻断疗法使Tcf1+和Tcf1- P14 TIL的丰度增加10倍以上。Tcf1+ TIL的消除则大大减少了Tcf1- P14 TIL的丰度。因此，检查点阻断扩增了肿瘤内Tcf1+ TIL，而这些细胞是产生分化的Tcf1- TIL所必需的。

图2. 肿瘤对免疫检查点阻断疗法的响应依赖于肿瘤中的Tcf1+ CD8+ T细胞

Step 5肿瘤内Tcf1+CD8+ T细胞的特征

研究人员通过对这些细胞进行了分子鉴定。他们通过功能分析和RNA-seq分析发现，Tcf7GFP+ TIL具干细胞样特征。同时，Tcf7GFP+ TIL也表达了多个耗竭标志物，而Tcf7GFP- TIL还选择性地表达了更多的耗竭相关基因，表明这些基因的表达与分化相关。

Step 6分析黑色素瘤患者的外周血CD8+ T细胞以及原发性黑色素瘤

研究人员通过对这些细胞进行了分子鉴定。他们通过功能分析和RNA-seq分析发现，Tcf7GFP+ TIL具干细胞样特征。同时，Tcf7GFP+ TIL也表达了多个耗竭标志物，而Tcf7GFP- TIL还选择性地表达了更多的耗竭相关基因，表明这些基因的表达与分化相关。

结论：

该研究揭示了同时表达了检查点蛋白PD-1以及转录因子Tcf1的肿瘤内CD8+T细胞在免疫治疗中发挥关键作用。研究结果有助于人们了解免疫干预如何影响抗肿瘤的免疫应答。这些干细胞样细胞的鉴定有望进一步改善所有类型的癌症免疫治疗。

【赛业生物科技简介】

作为实力雄厚的基因工程鼠技术平台，赛业生物已服务全球数万名科学家，赛业产品与技术已直接应用于包括CNS(Cell, Nature, Science)三大期刊在内的2700余篇学术论文。2016年，TurboKnockout把ES打靶金标准推向新高度；同年，CRISPR-Pro使大片段敲入及条件性基因敲除变得更加高效；2017年，AlphaKnockout基因打靶专家系统首次实现基于人工智能的最优化方案设计；同年7月，推出万例CRISPR-AI基因敲除小鼠资源库。赛业一步一个脚印，踏实前行，助力中国科研！