Nature系列综述：T细胞耗竭对癌症免疫治疗的临床意义

免疫疗法，特别是免疫检查点抑制剂（ICIs） 和过继细胞转移疗法在癌症治疗方面取得了显著的临床进展。其中，T细胞对当前癌症免疫疗法的疗效至关重要。T细胞衰竭是一种功能减退状态，其特征是T细胞效应功能和自我更新能力的逐渐丧失。T细胞衰竭被认为是细胞疗法耐药的途径之一。近日，Nature Reviews Clinical Oncology发表的一篇综述，重点介绍了与T细胞耗竭相关的最新发现。

T细胞耗竭是指在抗原持续暴露的情况下，由于TCR被持续刺激，导致T 细胞功能进行性下降。T细胞耗竭的过程涵盖了从具有干细胞样特性的高度增殖性T细胞 （称为“前体耗竭的T细胞”） 到完全丧失效应功能和复制能力的T细胞 （通常称为“终末耗竭的T细胞”） 。耗竭的T细胞的特征在于细胞因子产生减少和抑制受体（如PD-1，CTLA4和LAG3）以及免疫抑制酶CD39的表达。

1、平衡看待T细胞衰竭

耗竭的CD8T细胞富集用于肿瘤反应性克隆。多种研究发现，旁观者T细胞以及病毒病原体特异性的T细胞通常缺乏抑制性耗竭标志物，肿瘤反应性特征表达低。而表达PD-1、CD39、TIM3、LAG3等耗竭标志物的T细胞中富含能够识别自体肿瘤细胞的肿瘤反应性的CD8+TIL。值得注意的是，许多肿瘤反应性标志物通常也被认为是CD8+T细胞衰竭的标志物。表达衰竭标志物 （如PD-1、CD39和/或CTLA4） 的CD8+TIL在治疗前或治疗早期丰度高，可预测ICI治疗的临床益处。

在持续性肿瘤的情况下，T 细胞衰竭是不可避免的。在慢性抗原暴露的情况下，T细胞衰竭是不可避免的一个必然结果，而在不同时期，对于T细胞耗竭的评估有着不同的重要作用。有观点认为，治疗前和早期治疗肿瘤样本中CD8+ T细胞耗竭的证据能够预测ICI治疗的临床良性效果，即预先存在于肿瘤中的CD8+T的抗肿瘤反应可以通过治疗干预增强。而治疗后期和治疗后观察到的耗竭标志则预示着不利的临床效果。由这一观点拓展的临床治疗思路为同时使用ICIs与对肿瘤细胞具有细胞毒性的非ICI干预措施结合会带来更好的治疗效益。例如联合ICIs与化疗。

2、对ICI机制的新见解

肿瘤引流淋巴结中的PD-L1cDC是ICI的关键靶标

研究发现TME中的T细胞再生不足以介导抗PD-（L）1抗体的临床前疗效。在其他研究中也发现肿瘤引流淋巴结而不是原发肿瘤中PD-1和PD-L1之间的相互作用可以预测ICIs对转移性黑色素瘤患者的临床治疗疗效。研究结果表明，TDLN中T细胞和抗原呈递细胞之间的相互作用对于抗PD-（L）1抗体的功效可能至关重要。PD-L1在表达CD11c的细胞中的遗传消融会损害PD-L1缺陷的MC38肿瘤的生长，并消除PD-L1抑制剂赋予的增强抗肿瘤免疫力。

ICI 疗效取决于 TCF1+ 前体耗竭的CD8T+细胞

如果抗PD-（L）1抗体的功效取决于TDLN中的细胞相互作用而不是TME，那么淋巴管驻留的肿瘤反应性PD-1 CD8+ T细胞群则是激活的关键靶标。存在于淋巴组织中的CXCR5+TCF1+PD-1+CD8T细胞群是慢性病毒感染下的终末期耗竭的CD8T细胞的前体来源。这些前体耗竭的CD8+ T细胞的自我更新依赖于编码转录因子TCF1的TCF7基因的表达。在PD-1-PD-L1轴阻断后这群细胞 经历了增殖爆发，而它们作为ICI功效的关键也已经在多个肿瘤模型中得到了证明。

新机制见解对ICI疗效的影响

过去认为PD-（L）1抑制剂的关键靶标仅包含在TME中。然而，越来越多的数据与抗PD-（L）1抗体对TME中PD-1 CD8+ T细胞的直接影响并不完全不一致。从患者的肿瘤样本中分离的的抗肿瘤T细胞具有双重来源，即先前存在的TIL的扩增和新浸润的T细胞的克隆替代，并且不同的癌症对这两种肿瘤反应性T细胞来源的贡献不同。当某一癌症疗法上调肿瘤细胞的PD-L1时，并不一定表示联合抗ICIs疗法会得到好的治疗效果。只有当PD-L1表达指示预先存在的抗肿瘤CD8+ T细胞应答时，该原理才有效，而在PD-L1被其他肿瘤固有因子上调的情况下则无效。其次，基于ICI的组合疗法应侧重于选择将扩增肿瘤反应性T细胞的总数的候选组合疗法，而不是“不耗竭”TME中的终末分化细胞。因此应该进一步关注增加肿瘤反应性T细胞、增强TCR特异性CD8+ T细胞募集的疗法。

3、缓解CAR T治疗中的T细胞耗竭

图1 肿瘤反应性CD8T细胞的进行性衰竭

优化 T 细胞培养条件

临床级CAR-T细胞产品的生产需要一系列优化和标准化的操作程序。在CAR-T细胞制造过程中，培养持续时间、细胞因子补充和PI3K/AKT抑制的改变是临床测试的有希望的途径，目的是减轻T细胞耗竭，从而提高CAR-T细胞疗法的疗效。

优化信号传输的CAR结构

在内源性T细胞中，衰竭是由反复刺激TCR时传递的信号驱动的。高信号强度与T细胞衰竭有关，并且低信号强度和高信号强度TCR都无法产生小鼠模型中最佳的肿瘤控制，而中等信号强度的TCR能够产生体内最佳的抗肿瘤活性的信号传导水平。与基于CD28的CAR 相比，基于4-1BB设计的CAR诱导的T细胞耗竭更少。另外，CAR信号传导的强度还可以通过编辑TCR衍生的CD3ζ信号域直接调节，或者调节CAR表达可以进一步控制和优化信号传导。

减轻代谢疲惫

持续性 T 细胞刺激与严重的线粒体功能障碍有关。此外，代谢和肿瘤环境，如缺氧，会促进T细胞衰竭并触发由转录抑制因子BLIMP1（也称PRDM1）驱动的功能失调的代谢程序，导致转录共激活因子PGC1α沉默。进而影响肿瘤模型中线粒体的适应性和对肿瘤的控制。

转录工程

NFAT是CAR诱导的下游信号传导激活的转录因子。慢性NFAT信号传导导致NR4A和TOX家族转录因子的表达，它们是T细胞耗竭的表观遗传和转录程序的关键介质。NR4A和TOX转录因子之间的合作导致共抑制受体 （如PD-1） 的表达，并且还导致细胞因子产生和T细胞效应功能降低。因此中断NFAT信号下游的衰竭级联信号可能成为改善CAR-T细胞功能和治疗效的又一策略。

图2：减轻或阻断CAR-T细胞耗竭的策略概述

论文链接：

https://www.nature.com/articles/s41571-022-00689-z

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