免疫治疗的核心细胞——功能障碍T细胞的大规模多组学谱 ​

撰文 | 英成

责编 | 翊竑

T细胞功能障碍（T cell dysfunction）是肿瘤免疫学的基本问题之一，也是肿瘤免疫疗法发挥作用的关键一环。在抗原持续刺激的慢性感染及肿瘤微环境内，CD8 T细胞常处于的特殊状态——T细胞耗竭（T cell exhaustion）或T细胞功能障碍。处于该状态的CD8 T细胞高表达PD-1、TIM-3等免疫检查点【1-3】,丢失了T细胞的经典功能（如细胞毒性）【4】，并往往与特定的细胞因子分泌有关【1,5】。然而，不同的报道表明，T细胞功能障碍的分化可能与两种不同的状态有关：自我更新的功能障碍T细胞的祖细胞、终末分化的功能障碍T细胞【6-8】。这些不完全一致的结果挑战了功能障碍T细胞的现有模型，亟需更大规模的研究提供更系统的证据。

近日，来自纽约纪念斯隆-凯特琳癌症中心的Christina S. Leslie研究组在Molecular Cell上发表题为A unified atlas of CD8 T cell dysfunctional states in cancer and infection的Resource文章，利用单细胞转录组、表观组等多组学多样本测序，精细描绘了处于感染、肿瘤内失调CD8 T细胞的状态，发现长期活化的T细胞会普遍遵循共有的分化路径，且由特异性转录因子所控制。

在这项研究中，研究者整合了10 项小鼠感染/肿瘤模型研究的 166 个ATAC-seq数据集，建立了功能障碍CD8 T细胞的高分辨率图谱。有趣的是，不同肿瘤模型和慢性病毒感染中的功能障碍T细胞的染色质可及性谱形成了一个独特的分群，展现出了较强的跨模型/跨疾病的保守性。相似的是，136个RNA-seq数据集亦展现出了类似趋势，表明功能障碍T细胞的表观组和转录组在一定程度上极为相似。作者进一步根据功能障碍 T 细胞的分化时间，表征了这群细胞从早期向终末期的演进过程，发现CD9 、CD200等在祖细胞中展现出特异性的表观和转录活性。

为了进一步精细刻画T细胞功能障碍的分化轨迹，研究者利用单细胞ATAC-seq、单细胞RNA-seq以定量 CD8 T 细胞在急性和慢性感染时的差异。结果显示，CD8 T 细胞在对急性和慢性感染的应答之间存在早期（d5-8）分歧，且功能障碍T 细胞在分化早期（第 7-8 天）与后期（第 20-35 天）功能障碍祖细胞更相似。作者将单细胞ATAC-seq数据和现有ATAC-seq数据比较后发现，第10群细胞与慢性感染功能障碍T细胞的终末期前体细胞较为相似，且染色质可及性峰富集Lef1/Tcf7、Nr4a、Nfkb等转录因子的Motif，衰竭相关的Tox基因的染色质可及性增加。这一群细胞是急性/慢性感染相关的功能障碍T细胞的祖细胞。单细胞RNA-seq数据进一步验证了在急性和慢性感染中具有相似转录谱的祖细胞亚群的存在。

综上，该研究通过系统整合单细胞转录组和表观组，绘制了功能障碍T细胞的跨模型综合图谱，精细筛选出在急性感染和慢性感染条件下T细胞产生应答的分化轨迹，并捕获了功能障碍T细胞的祖细胞的功能特征及特异转录因子“指纹”，为理解T细胞分化和免疫治疗应答机制提供了新的线索。

图1. 肿瘤和慢性感染中功能障碍CD8 T 细胞的染色质可及性谱

图2. 功能障碍CD8 T 细胞的分群特征及转录因子状态

原文链接：

doi.org/10.1016/j.molcel.2021.03.045

参考文献

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