Nat Immunol | γδ T来源IL-4解锁CD8+ T细胞的抗疟免疫

撰文 | 风

CD8+ T细胞是机体对抗胞内病原体和肿瘤的核心效应细胞，其有效活化启动高度依赖树突状细胞（dendritic cell，DC）的活化。经典理论中，T细胞活化增殖需要三种信号：包括抗原提呈（信号1）、共刺激分子（信号2）、细胞因子（信号3）。DC活化主要通过模式识别受体（pattern recognition receptor，PRR）对病原体的识别和相关的炎症信号实现。这些信号上调DC表面共刺激分子的表达，同时增强MHC-Ⅱ分子的表达，以向 CD4+ T细胞提呈抗原。随后，CD4+ T细胞提供CD40L，从而使DC获得致敏能力，并产生参与T细胞分化与扩增的细胞因子。值得注意的是，对于在DC中诱导强PRR信号的病原体，其引发的免疫应答对CD4+ T细胞CD40L介导的辅助作用依赖性低【1】；相反，针对部分病原体及其他弱免疫原的免疫应答则更依赖CD4+ T细胞的辅助，才能实现DC的完全活化【2】。辐射减毒疟原虫子孢子（RAS）疫苗是目前最具潜力的抗疟疫苗策略之一，其保护力依赖CD8+ T细胞的活化，但该疫苗的免疫原性极弱，其CD8+ T细胞应答高度依赖CD4+ T细胞的辅助，在临床应用中面临免疫应答效率低和保护力不足的问题。一般而言，DC活化后产生与CD8+ T细胞分化和扩增相关的细胞因子包括I型干扰素、IL-2、IL-12和IFN-γ，而通常不包括IL-4。然而，静脉注射RAS免疫模型是已知的少数依赖IL-4的模型之一【3】。RAS注射在脾脏经常规1型DC（cDC1）激活CD8+ T细胞，其保护力依赖肝脏驻留记忆CD8+ T细胞（TRM）的诱导。值得关注的是，在动物模型和人体疫苗接种研究中均发现，γδ T细胞与该类免疫应答的成功启动密切相关【4】，但γδ T细胞究竟在抗疟免疫中扮演什么角色，又是如何调控CD8+ T细胞应答的作用机制尚不明确。

近日，澳大利亚墨尔本大学微生物与免疫学系Lynette Beattie团队在Nature Immunology杂志在线发表了题为γδ T cell-derived IL-4 initiates CD8+ T cell immunity的研究文章。该研究揭示γδ T细胞是抗疟CD8+ T细胞免疫应答的真正“启动开关”，其通过早期快速分泌IL-4，与CD4+ T细胞的CD40L和IFN-γ形成协同，不仅促进cDC1产生关键促炎因子IL-12，还直接增强 CD8+ T细胞对IL-12的敏感性，最终解锁CD8+ T细胞的扩增与保护性记忆形成，为疟原虫和肿瘤抗原等弱免疫原的疫苗设计提供全新策略。

研究团队首先利用TCRδ敲除小鼠（γδ T细胞全敲除），结合疟原虫抗原特异性CD8+ T细胞（PbT-I）过继转移模型，发现γδ T细胞缺失后，RAS疫苗诱导的抗原特异性CD8+ T细胞在脾脏、肝脏引流淋巴结和肝脏中的扩增完全受阻，后续肝脏保护性TRM细胞形成也几乎完全消失。重要的是，团队通过pan-TCRδ抗体阻断实验发现：只有在RAS免疫前24小时阻断γδ T细胞功能，才能完全复刻敲除小鼠的表型；免疫24小时后再阻断，对CD8+ T细胞应答的影响显著减弱。这直接证明γδ T细胞的作用发生在免疫应答的早期，是CD8+ T细胞活化的 “启动者”，而非后续的效应放大器。外周血中主要的γδ T细胞分为Vγ1+和Vγ1-两大群。团队检测两种亚群的活化，发现小鼠Vγ1+ γδ T细胞在免疫后24小时内迅速活化（CD69和CD25表达显著上调）。不仅如此，单独阻断Vγ1+亚群就能完全抑制CD8+ T细胞的应答，复刻全γδ T细胞阻断的效果。

明确γδ T细胞的必要性后，团队开始解析其作用机制。首先，γδ T细胞是否影响抗原提呈？团队使用表达SIINFEKL表位的子孢子感染发现γδ T细胞的有无并不影响感染早期OT-I细胞CD69表达和增殖，表明γδ T细胞不影响早期抗原提呈。那么，γδ T细胞是否影响共刺激信号？研究团队通过CD40L敲除小鼠和回补实验发现，即使给CD40L敲除小鼠回补正常的CD4+ T细胞，就能完全恢复CD8+ T细胞的应答，表明CD4+ T细胞可提供DC所需的CD40L信号，γδ T细胞来源的CD40L并非该应答所必需。最后，团队推测γδ T细胞可能影响“第三信号”细胞因子。既往研究发现IL-4是RAS免疫后肝脏记忆CD8+ T细胞生成的关键因子，且脾脏γδ T细胞可同时分泌IL-4和IFN-γ【3，5】。RAS免疫6天后，小鼠脾脏中确实存在产生IFN-γ和IL-4的Vγ1+ γδ T细胞，其数量和比例显著升高，而Vγ1- γδ T细胞在RAS免疫后产生IFN-γ，但检测不到IL-4表达。此外，IFN-γ阻断仅能轻微抑制CD8+ T细胞扩增，而IL-4缺失小鼠可以复刻γδ T细胞敲除表型，即RAS诱导的CD8+ T细胞扩增几乎完全停滞。重要的是，即使回补足量的正常CD4+ T细胞，也无法挽救IL-4敲除小鼠中CD8+ T细胞的应答缺陷，证明CD4+ T细胞并非IL-4的关键来源。随后，团队通过IL-4报告基因小鼠、骨髓嵌合体、细胞过继回补实验，证实RAS免疫后早期，脾脏Vγ1+ γδ T细胞是IL-4的唯一必需来源，只有γδ T细胞来源IL-4才能启动后续CD8+ T细胞应答。

那么，IL-4如何促进CD8+ T细胞应答？研究团队使用CRISPR-Cas9技术分别在CD8和cDC1中敲除IL-4Rα，发现在RAS免疫后均能抑制CD8+ T细胞应答，尤其是DC中敲除，提示在RAS免疫体系中，IL-4可能同时直接作用cDC1和CD8+ T细胞，从而实现CD8+ T细胞优化扩增。首先，团队通过转录组测序发现IL-4与CD40激动剂和IFN-γ联合刺激，可使cDC1中Il12a基因的表达显著上调。IL-12是CD8+ T细胞扩增与分化的核心细胞因子。体内阻断IL-12，或回补IL-12缺陷的cDC1均会引起CD8+ T细胞应答完全受损。这解释为何仅靠CD4+ T细胞的CD40L信号无法让DC完全活化，因为缺少γδ T细胞的IL-4使得DC无法产生足够引起CD8+ T细胞扩增的IL-12。随后，团队发现IL-4可直接上调CD8+ T细胞表面IL-12受体（IL-12Rβ1）表达，让CD8+ T细胞对DC分泌的IL-12更敏感；此外，IL-12又能进一步上调CD8+ T细胞的IL-4R表达，形成正反馈环路，最终实现CD8+ T细胞的大量扩增，以及后续保护性肝脏TRM细胞的形成。

综上所述，这项研究以疟疾减毒子孢子疫苗为模型，证实γδ T细胞并非适应性免疫应答的旁观者，而是CD8+ T细胞抗疟应答的核心启动者。其通过早期分泌IL-4，与CD4+ T细胞的CD40L信号协同促进cDC1跨过完全活化的阈值，同时直接增强CD8+ T细胞对促炎信号的敏感性，最终解锁保护性细胞免疫的完整程序。该研究不仅打破对IL-4作为Th2免疫的核心细胞因子主要介导体液免疫和抗寄生虫感染，同时抑制Th1型的抗病毒/抗胞内菌免疫应答的功能刻板印象。同时建立“γδ T细胞-cDC1-CD4+ T细胞-CD8+ T细胞”的四细胞互作新模型，填补弱免疫原诱导CD8+ T细胞应答的机制空白。同时，该研究为疟疾疫苗研发提供关键靶点与优化方向，也进一步拓展肿瘤免疫与其他弱免疫原疫苗的研发思路。

https://doi.org/10.1038/s41590-025-02397-z

制版人：十一

参考文献

1. Susan, Johnson., Yifan, Zhan., Robyn M, Sutherland., Adele M, Mount., Sammy, Bedoui., Jamie L, Brady., et al.(2009). Selected Toll-like receptor ligands and viruses promote helper-independent cytotoxic T cell priming by upregulating CD40L on dendritic cells.Immunity, 30(2), 218-27. doi:10.1016/j.immuni.2008.11.015

2. M S, Rolph., S H, Kaufmann.(2001). CD40 signaling converts a minimally immunogenic antigen into a potent vaccine against the intracellular pathogen Listeria monocytogenes.J Immunol, 166(8), 5115-21. doi:10.4049/jimmunol.166.8.5115

3. Luzia H, Carvalho., Gen-Ichiro, Sano., Julius C R, Hafalla., Alexandre, Morrot., Maria A, Curotto de Lafaille., Fidel, Zavala.(2002). IL-4-secreting CD4+ T cells are crucial to the development of CD8+ T-cell responses against malaria liver stages.Nat Med, 8(2), 166-70. doi:10.1038/nm0202-166

4. Irfan, Zaidi., Hama, Diallo., Solomon, Conteh., Yvette, Robbins., Jacqueline, Kolasny., Sachy, Orr-Gonzalez., et al.(2017). γδ T Cells Are Required for the Induction of Sterile Immunity during Irradiated Sporozoite Vaccinations.J Immunol, 199(11), 3781-3788. doi:10.4049/jimmunol.1700314

5. Calvin, Xu., Andreas, Obers., Minyi, Qin., Alice, Brandli., Joelyn, Wong., Xin, Huang., Allison, Clatch., et al.(2024). Selective regulation of IFN-γ and IL-4 co-producing unconventional T cells by purinergic signaling.J Exp Med, 221(12), . doi:10.1084/jem.20240354

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