Cell | 破译老年肿瘤免疫失灵——CRISPR筛选揭示全新逆转靶点

撰文|咸姐

随着人类寿命显著延长，老龄人口急剧增加，癌症作为一种与年龄高度相关的疾病，其发病率和死亡率在老年群体中持续攀升，构成了沉重的社会与医疗负担。然而，免疫系统功能虽年龄增长而衰退，尤其是T细胞介导的抗肿瘤免疫应答的减弱，是导致老年癌症患者预后显著劣于年轻患者的核心原因之一。尽管以免疫检查点抑制剂（ICB）为代表的癌症免疫疗法已革新了肿瘤治疗格局，但大量临床证据表明，老年患者对此类疗法的响应率普遍较低，且更易发生免疫相关不良事件，提示现有的免疫治疗策略未能充分应对老龄化带来的特殊免疫微环境挑战。近年来，单细胞测序和谱系示踪技术揭示了肿瘤浸润CD8+ T细胞在年轻与 老年肿瘤微环境（TME）中存在深刻的转录组、表观遗传及代谢异质性。在老年TME中，T细胞不仅呈现典型的耗竭特征，更表现出一种独特的年龄相关功能障碍（TAD），其典型特征包括增殖能力下降、效应分子（颗粒酶、穿孔素）分泌不足以及对抑制信号的过度敏感。这种功能衰退并非单纯的细胞内在改变，而是受到老年TME中慢性炎症、代谢物匮乏及抑制性配体上调等多重因素的系统性塑造【1，2】。因此，解析驱动T细胞年龄相关退化的关键分子，并探索逆转该过程的干预靶点，已成为肿瘤免疫学亟需突破的前沿课题。

近 日，来自美国 麻省总医院的Debattama R. Sen团队在Cell杂志在线发表题为CRISPR screens identify targets to rescue age-related T cell dysfunction in cancer的文章， 创新性地采用体内单细胞CRISPR筛选（Perturb-seq），在年轻和老年荷瘤小鼠中并行敲除一批候选基因，旨在系统发掘能够逆转年龄相关T细胞功能障碍、增强其在老年TME中效应持久性的潜在靶点，最终证实Dusp5和Zfp219是年龄相关T细胞功能障碍的关键调控因子，敲除其中任一基因均可驱动T细胞进入效应样状态，并通过老年TME中不同的机制改善肿瘤控制效果。

为系统性识别在老年TME中调控CD8+ T细胞持久存留的关键基因，本文研究人员设计并实施了体内单细胞CRISPR筛选：将携带靶向60个候选基因的sgRNA文库的年轻Cas9+ OT-1 T细胞分别过继转移至年轻和老年荷B16-OVA黑色素瘤小鼠体内，第15天分选肿瘤及引流淋巴结（tdLN）中供体T细胞进行Perturb-seq分析。结果显示老年小鼠肿瘤中供体T细胞数量显著低于年轻小鼠，证实老年TME对T细胞存留的抑制作用。通过比较各基因敲除组与对照的sgRNA富集程度，研究人员发现多个基因的缺失在老年肿瘤或tdLN中赋予T细胞选择优势。其中，在老年肿瘤和tdLN中均高度富集的基因包括Dusp5、Ets1、Irf2bp2和Zfp219，提示这些基因的敲除可能促进T细胞在老年环境中的存活或增殖；而Dusp4、Prdm1、Ikzf2和Bcl6等基因则在筛选中呈现耗竭趋势，暗示其为维持T细胞功能抑制状态所必需。

基于上述CRISPR筛选结果，研究人员随后利用Perturb-seq对肿瘤浸润CD8+ T细胞进行无偏聚类，以探究不同基因扰动对年轻和老年肿瘤中T细胞亚群形成的影响。通过对43,671个单细胞转录组进行UMAP降维和Louvain聚类，共识别出9个具有不同分子特征的CD8+ T细胞亚群，包括效应样（T eff-like ）、终末耗竭（T term ）、肿瘤浸润年龄相关功能障碍（T TAD ）、祖细胞耗竭（T prog ）、过渡耗竭（T tran ）、IFN响应（T ifn ）及三个增殖亚群。特征分析显示，年轻肿瘤富集效应和增殖簇，而老年肿瘤显著富集T TAD 和T term 等功能障碍相关簇。对各基因敲除影响的评估表明，Dusp5、Ets1、Irf2bp2和Zfp219的缺失在老年肿瘤中均显著增加T eff-like 细胞比例、减少T TAD 细胞积累；而Dusp4、Prdm1、Ikzf2和Bcl6敲除则未表现此偏移趋势。通路富集分析进一步佐证，Dusp5敲除后的T细胞高表达细胞周期和颗粒酶介导的细胞溶解相关基因，而Dusp4敲除细胞则富集了IL-17信号及T细胞静默相关基因。

进一步地，研究人员通过体内功能验证实验，系统评估了上述四个候选基因敲除对肿瘤控制及T细胞分化的影响，最终明确Dusp5和Zfp219是逆转年龄相关T细胞功能障碍的有效靶点——前者敲除在年轻和老年宿主中均能增强抗肿瘤免疫，敲除后者则特异性地在老年微环境中发挥作用。 两者敲除均能增加肿瘤浸润T细胞数量、提升IL-2产生能力，并推动T细胞从功能障碍状态向效应样或记忆样状态分化，且在tdLN中促进T细胞的长期存留与干性维持，从而在多种肿瘤模型中实现延长的肿瘤控制与生存获益。深入机制研究表明，Dusp5敲除和Zfp219敲除通过不同的机制增强抗肿瘤免疫：Dusp5敲除通过解除其对ERK1/2信号通路的负反馈抑制，增强T细胞的增殖能力，这一效应在年轻和老年宿主中均存在；而Zfp219敲除则通过表观遗传层面解除对细胞毒性基因（Gzma/Gzmb）的转录抑制，在老年TME中特异性恢复T细胞的颗粒酶表达和杀伤功能。

最后， 基于Zfp219在老年TME中特异性调控T细胞毒性的发现，研究人员评估了Zfp219敲除联合ICB在老年宿主中的治疗潜力。通过分析公共人类泛癌数据集，发现ZNF219（Zfp219的人类同源基因）在CD8+ T细胞中的高表达与接受抗PD-1治疗患者的较差总生存期和无进展生存期显著相关，且在TCGA黑色素瘤队列老年患者中同样预示不良预后。功能验证显示，ZNF219过表达的人T细胞在体内持久性受损，小鼠Zfp219过表达同样导致肿瘤控制失败及GZMA/GZMB表达下降。在此基础上，研究人员将Zfp219敲除T细胞与抗PD-1联合治疗老年荷瘤小鼠，发现联合治疗组较单用抗PD-1或Zfp219敲除T细胞单独治疗均显著增强了肿瘤控制，肿瘤浸润CD8+ T细胞总量及OT-1供体T细胞比例升高，GZMA+和GZMB+ T细胞大幅增加。值得注意的是，经联合治疗实现肿瘤清除的小鼠在再次接种相同肿瘤后均未出现肿瘤生长，提示成功建立了长效免疫记忆。

综上所述，本研究利用体内CRISPR筛选结合单细胞转录组读出的技术，对来自年轻和老年小鼠的肿瘤浸润T细胞进行系统分析，鉴定出Dusp5和Zfp219是限制T细胞持久性和效应功能的关键抑制因子，阐明了这两个靶点差异化的作用机制，证明Zfp219缺失可与PD-1阻断协同作用，在老年宿主中引发持久的抗肿瘤免疫反应并实现延长的肿瘤控制。这些发现不仅为理解 T 细胞免疫衰老的分子基础提供全新视角，更能够为老年癌症患者精准免疫治疗的设计提供切实可行的干预策略和生物标志物，从而弥合基础免疫学与临床肿瘤学之间的鸿沟，推动面向老龄化社会的个体化免疫治疗发展。

https://doi.org/10.1016/j.cell.2026.07.016

制版人： 十一

参考文献

1. Chen, A.C.Y., Jaiswal, S., Martinez, D., et al. (2024). The aged tumor microenvironment limits T cell control of cancer.Nat. Immunol.25, 1033–1045.

2. Dolan, M., Libby, K.A., Ringel, A.E., van Galen, P. van, and McAllister, S.S. (2025). Ageing, immune fitness and cancer.Nat. Rev. Cancer25, 848–872.

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