发布时间:2020-01-02 16:22 原文链接:

  免疫疗法方兴未艾,并在肿瘤治疗中展现出极佳的治疗效果,而抗肿瘤t细胞疗法是免疫疗法的重要代表。

  细胞毒性cd8 t细胞可以直接杀死肿瘤细胞,是在临床使用的许多免疫治疗方法中动员的关键武器。然而,肿瘤组织能够创造严酷的微环境,招募免疫调节细胞,并诱导抑制t细胞功能的信号分子的产生,从而阻碍了t细胞的功能、聚集和肿瘤浸润。

  这些研究表明抗肿瘤t细胞疗法的疗效会因为肿瘤组织的抵抗性反应而逐渐衰弱,那么,我们该如何去规避这一现象的发生呢?

  2019年12月11日,美国田纳西州孟菲斯圣犹达儿童研究医院迟洪波团队在 nature 杂志上发表了题为:targeting regnase-1 programs long-lived effector t cells for cancer therapy(以regnase-1为靶点的重编程长寿命效应t细胞用于癌症治疗)的研究论文。

  论文研究发现,regnase-1蛋白的缺失延长了抗肿瘤cd8 t细胞的存活,增强了它们的功能,使t细胞能够更好地、更有效地与癌症作斗争。


  免疫细胞抗肿瘤疗法深刻地改善了对某些恶性肿瘤的治疗,最常见的便是过继性t细胞治疗(act)。这种方法依赖于从人的血液或肿瘤中取出的t细胞,在实验室进行刺激以诱导分裂分化甚至修改细胞表面受体,使其转化为抗肿瘤t细胞,再回输到病人体内,从而杀伤患者体内的肿瘤细胞。例如,car-t疗法,在t细胞上表达一种专门针对肿瘤细胞的受体——嵌合抗原受体(car-t),这一疗法在治疗白血病等血液肿瘤上是非常成功的。

  尽管免疫细胞疗法具有巨大的潜力,但目前act的治疗效用是有限的,因为回输到患者体内的改良t细胞往往仅能短暂存在,而且常常无法克服肿瘤组织的抵抗性作用。正常情况下,机体内抵抗了病原体或肿瘤细胞后,会留下一类被称为记忆t细胞长寿命细胞,它们是自我更新的,如果再次遇到相同的感染或恶性肿瘤,它们可以迅速增殖产生大量的细胞毒性cd8 t细胞。然而,如果不能消除感染或肿瘤,细胞毒性t细胞将逐渐失去其功能(称为exhaustion的过程)。

  用于act的理想t细胞群能够浸润肿瘤并大量积累,同时保留细胞毒性功能和自我更新能力。但t细胞分化为细胞毒性cd8t细胞损害了成功保留了形成长期记忆细胞的潜力。研究者于是提出了这样一个问题:是否有一种策略可以在act的t细胞中诱导出这两种有益的性状。

  研究表明,在复杂的肿瘤微环境中,cd8 t细胞需要有强烈的新陈代谢,以维持生存所需的营养和能量需求,从而保持其抗肿瘤活性。

  于是该团队等利用crispr/cas9文库筛选技术敲除了3000多个与t细胞代谢相关的基因,在小鼠抗肿瘤act模型中对这些基因的功能进行了检测。研究团队鉴定了200多个基因,这些基因可以显著影响转移到荷瘤小鼠体内的cd8 t细胞的持久性和功能。许多基因的破坏会对细胞的存活能力产生负面影响,从而在肿瘤中积累,但有4个基因的破坏会导致更多的t细胞浸润肿瘤组织。

  这4个基因中作用最显著的是编码regnase-1酶的基因,该酶与rna结合并降解rna,从而影响免疫应答,但其在cd8 t细胞抗肿瘤作用中的作用尚未见报道。regnase-1缺失的cd8 t细胞在肿瘤组织中的积累量是正常cd8 t细胞的2000倍。缺乏regnase-1的cd8 t细胞比野生型cd8 t细胞能更好地对抗两种肿瘤——黑色素瘤和急性淋巴细胞白血病。

  为了更好地理解regnase-1缺失导致t细胞在肿瘤组织中持续性增加的原因,作者分析了regnase-1缺陷型细胞和野生型细胞的基因表达谱。regnase-1的缺失与记忆t细胞分子特征的增加有关,表明存在比正常群体更大的长寿命记忆样细胞,这些细胞可快速增殖产生细胞毒性cd8 t细胞。

  regase-1缺失的cd8t细胞表现为线粒体功能显著增加(线粒体是提供细胞能量的关键来源的细胞器),包括产生能量和消耗氧气的能力。这是十分值得注意的,因为这种能力在抗肿瘤t细胞中经常受到损害。

  regnase-1缺陷的这些联合效应若能应用于act的cd8 t细胞和car-t细胞,那么便能使act免疫疗法产生质的飞跃——重编程t细胞在靶向的癌症中积累并随时间保持活性。

  为了进一步了解这一机制,研究团队使用crispr/cas9敲除文库来破坏regnase-1缺陷的cd8 t细胞中的大约20000个基因,以查明介导regnase-1依赖性细胞重编程的关键下游基因。

  转录因子batf是cd8 t细胞分化的关键调控因子,它的失活使缺乏regnase-1的t细胞的长寿命和与线粒体相关的高表达基因不复存在。作者发现,regnase-1与ptpn2或socs1两种蛋白的联合缺失具有协同效应,与仅缺失regnase-1的t细胞的特性相比,更能增加t细胞的持久性、积累量和抗肿瘤活性。

  研究团队报道了regnase-1缺失的肿瘤记忆样细胞和细胞毒性cd8 t细胞中,其细胞毒性蛋白的表达均高于野生型cd8 t细胞。具有记忆性质的野生型细胞一般不会直接杀死肿瘤细胞,而regnase-1缺失记忆样t细胞是否仅具有自我更新和增殖产生细胞毒性cd8-t细胞群的功能,或是否也能直接介导肿瘤细胞杀伤尚不清楚。

  如果regnase-1缺失的记忆样t细胞拥有杀伤肿瘤细胞的能力,那么它又是如何保持自身活性的呢?更有趣的是,研究者表示,regnase-1缺失的cd8 t细胞需要遇到特异性识别的肿瘤抗原才能持续保持活性。这可能解释了为什么抗肿瘤t细胞相比于富含t细胞难以接触到肿瘤抗原的脾脏组织,更显著地在小鼠肿瘤组织中的聚集。

  肿瘤微环境中的其他因素是否有助于增强regnase-1缺失cd8 t细胞的持久性仍有待研究。为此,对regnase-1、ptpn2、socs1和batf组合性缺失的cd8 t细胞的代谢特征进行评估可能具有极好的参考价值。

  这将有助于我们了解这些蛋白对cd8t细胞代谢重编程的影响,以及这对细胞分化和抗肿瘤功能的重要性。此外,在这种情况下找到相关的代谢物可能会为这些cd8 t细胞如何受到营养缺失的肿瘤微环境的影响提供线索。

  这项研究为act免疫疗法的发展提供了重要的理论依据。十分值得去尝试在car-t细胞的制造过程中,利用cd8 t细胞来删除或表达低水平的regnase-1基因,并观察其可行性。

  最后,鉴于肿瘤细胞中ptpn2的抑制使其对免疫治疗更具敏感性,那么我们是否可以在act免疫疗法中以regnase-1 cd8 t细胞和ptpn2抑制剂进行联合治疗,从而使肿瘤免疫治疗的疗效更强大、更持久。

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