全球观察：陆军军医大学发现新型肿瘤记忆性T细胞，将促进理解PD-1免疫疗法

近日，陆军军医大学全军免疫学研究所叶丽林教授与合作者，发现了一种全新的肿瘤记忆 T 细胞 TTSM，它能以特异性的方式去识别肿瘤抗原。

(相关资料图)

不同于经典的记忆细胞，TTSM 具有自身独特的转录及表观遗传学特征。此次发现不仅打破了肿瘤情形下不存在记忆性 T 细胞的旧认识，也在细胞水平上较大程度地完善了 PD-1 免疫治疗的作用机制。

评审专家认为，对于深入理解肿瘤情形下的细胞毒性 T 淋巴细胞分化、以及 PD-1 免疫治疗的作用机制上，该项工作具有重要意义，并有望带来新的肿瘤免疫治疗策略。

图 | 叶丽林（来源：叶丽林）

在肿瘤免疫治疗领域，该研究成果具有不错的应用前景。

首先，可在一些易于获取引流淋巴结的癌症治疗上，取代肿瘤浸润淋巴细胞（TIL）疗法。

肿瘤浸润淋巴细胞疗法的主体细胞是耗竭的 T 细胞，存在难以扩增、难以制备、功能低下等缺点。而此次发现的记忆细胞亚群，在这些方面均优于前者。

其次，一般来说，医生在肿瘤外科手术中切除肿瘤时，往往伴随淋巴结清扫的步骤。目前，这些被清扫的淋巴结，除了用做病理诊断之外，大都被直接丢弃。

而根据此研究，可以从引流淋巴结里，分选出这种记忆性的细胞亚群，扩增之后再回输给病人，并辅以 PD-1 免疫治疗，有望防止病人比较担心的术后肿瘤复发或转移。

再次，凭借此次研究，课题组还提供了一个快速高效型的策略，准确鉴定肿瘤抗原的特异性抗原受体，进而用于 T 细胞受体（TCR-T）疗法中。

（来源：Cell）

厘清作用于 PD-1 免疫疗法的关键靶细胞

前文提到的细胞毒性 T 淋巴细胞，其英文名为 Cytotoxic T lymphocyte，一般称作 CD8+T 细胞，它是 T 细胞的其中一种，可以杀死癌细胞、受病毒感染的细胞、以及其他受损细胞。

开展此次研究的背景在于，靶向 PD-1/PD-L1 的免疫检查点疗法，是近年来肿瘤治疗领域的革命性疗法，也是制药厂、患者、临床医生和科研人员共同关注的焦点。

关于该疗法的作用机制，比较广泛被接受的认识是：在实体肿瘤组织内，可以特异性地识别、并杀伤癌细胞的关键免疫细胞 CD8+T 细胞，易受到肿瘤组织内抑制性免疫微环境的影响，其功能会受损甚至耗竭，不能履行正常杀伤的功能，从而导致肿瘤进展。

而 PD-1/PD-L1 免疫疗法，主要通过释放肿瘤特异性 CD8+T 细胞上的“刹车”，让这些专职对付肿瘤细胞的“杀手”在一定程度恢复杀伤功能，以便更有效地杀死肿瘤细胞，从而控制肿瘤进展。

基于这一认识，在 PD-1/PD-L1 免疫疗法发挥抗肿瘤作用的靶细胞，被认为是位于肿瘤组织的 CD8+T 细胞。

但是，该认识在近些年受到挑战，PD-1 分子的发现者、诺奖得主本庶佑（Tasuku Honjo）教授发现荷瘤小鼠接受 PD-1 免疫疗法时，如果切除肿瘤引流淋巴结，该疗法即失去作用。其他研究者也证实了这一发现。

后续更多研究提示，除了肿瘤局部的 CD8+T 细胞应答，系统性的 CD8+T 细胞应答（主要在引流淋巴结被激活），在 PD-1 免疫治疗中可能也扮演重要的角色。

因此，厘清作用于 PD-1 免疫疗法的关键靶细胞、及其作用的解剖学位置，对于进一步提高该疗法的效力无疑具有重要意义。

围绕上述研究背景，研究人员发现在肿瘤引流淋巴结内，存在特异性识别肿瘤抗原的记忆性 CD8+T 细胞——tumor specific memory T cells，合作团队将其命名为 TTSM 细胞。

他们发现，这群细胞通过进一步地分化，可以持续不断地补充位于肿瘤组织内部的耗竭CD8+T 细胞。

更重要的是，课题组通过一系列实验证明，PD-1 免疫疗法需要首先作用于引流淋巴结内的 TTSM 细胞，才能发挥抗肿瘤作用，而仅作用于位于肿瘤组织内的耗竭 CD8+T 细胞，并不足于去控制肿瘤。

基于这些数据，研究团队提出了 PD-1 免疫治疗的时空作用模式：其首先作用于引流淋巴结内的 TTSM 细胞，扩增、分化、并动员源自于 TTSM 的 CD8+T 细胞进入肿瘤组织，最后在肿瘤组织内部，发挥抗肿瘤作用。

近日，相关论文以《在引流淋巴结内早期分化形成的肿瘤特异性记忆 CD8+T 细胞是 PD-1/PD-L1 阻断的真正应答者》（The primordial differentiation of tumor-specific memory CD8+T cells as bona fide responders to PD-1/PD-L1 blockade in draining lymph nodes）为题发表在 Cell 上 [1]。

图 | 相关论文（来源：Cell）

Qizhao Huang 是第一作者，叶丽林教授、陆军军医大学研究员许力凡、中山大学中山医学院教授唐忠辉、南京大学医学院附属鼓楼医院教授孙倍成担任共同通讯作者。

鉴定关键的细胞亚群

据介绍，本次研究是叶丽林团队 2016 年 Nature 论文的延续。在几年前工作里，他们利用小鼠慢性病毒感染模型及 HIV 病人样本，发现了耗竭 CD8+T 细胞群体的异质性，并鉴定了一个关键的细胞亚群。

作为耗竭细胞的前体，该细胞亚群维持着耗竭 CD8+T 细胞的数量及功能，比如防止病毒过度复制，进而避免对机体造成过度损害。此外，在慢性病毒感染的情形下，这一细胞亚群还能响应 PD-1 免疫治疗。

鉴于 T 细胞耗竭——是慢性病毒感染、以及恶性肿瘤所共有的免疫学特征。基于此，在后续的一系列的小鼠肿瘤模型、以及人类癌症中，对上述发现予以了验证。

但是，在病理学意义上，慢性病毒感染与癌症是完全不同的疾病。即使从免疫学角度来看，二者也存在极大的不同。

例如相比于肿瘤，在慢性病毒感染的情况下，后者的系统性炎性程度较高。并且，病毒抗原可以随着循环到达全身的二级淋巴组织。而实体瘤释放的肿瘤抗原，只有极少量能进入循环系统（即淋巴组织）。

基于这些区别，该团队推测在肿瘤情形下，对于肿瘤特异性的 CD8+T 细胞而言，可能存在不同的功能性亚群及独特的分化路径。

为证实该推测，他们建立了一系列小鼠移植瘤模型以及原位肿瘤模型，利用流式细胞分析和分选技术，结合单细胞 RNA 测序技术和染色质可接进性技术，对引流淋巴结、外周血、肿瘤组织中的肿瘤抗原特异性 CD8+T 细胞的群体以及功能的异质性，进行分析与比较。

结果发现，在引流淋巴结中，的确存在肿瘤特异性的记忆 CD8+T 细胞亚群，这进一步证实了其记忆特征的真实性。

接着，课题组把这一亚群、与经典的记忆性 CD8+T 细胞做“头对头”比较，实验中发现它们具有非常相似的稳态增殖、长期存活能力。当其再次遇到抗原时，还可以快速增殖、以及快速分化为效应细胞，并且快速地清除抗原。

另一个要点在于，对于这些记忆细胞亚群来说，它们不存在耗竭细胞亚群所特有的、表观遗传学“伤疤”。并且，研究团队通过研究肝癌患者的引流淋巴结，进一步证实了肿瘤特异性的记忆 CD8+T 细胞亚群的存在。

明确这些细胞是真实的记忆细胞亚群之后，课题组进一步研究它们是否能响应 PD-1 免疫治疗，以及这些细胞自身是否可以用于过继细胞治疗。

相比慢性病毒感染下的耗竭前体细胞，该团队发现在肿瘤情形下，这些记忆性的细胞亚群可以更好地响应 PD-1 治疗，说明这一细胞亚群是一种关键型响应亚群。

另外，相比经典的肿瘤浸润淋巴细胞疗法，当该亚群用于过继细胞治疗时，也表现出巨大的优势。

T 细胞研究：单兵作战很难出好成果

叶丽林表示，在肿瘤免疫相关的 T 细胞研究中，无论是基础研究领域、还是转化研究领域，都面临极其剧烈的竞争，单一团队可能很难在竞争中取得优势。

他说：“在该项研究里，我们非常幸运地拥有两支合作团队，大家的合作既高效又愉快。中山大学医学院的唐忠辉教授团队主要负责生物信息学分析，即从转录和表观水平来深度描绘新细胞亚群的独特分子特征。

而南京大学鼓楼医院肝胆外科的孙倍成教授团队提供了新鲜的病人手术样本及后续的验证工作。可以说，没有合作团队无私且紧密的合作，我们很难高质量地完成这项研究。”

下一步，他们还要继续探索。在基础研究方面，其打算深入地研究肿瘤记忆性细胞分化形成的重要分子事件及机制。

另外，课题组还会在不同癌肿、不同病理分型、不同肿瘤的进展阶段，继续研究该细胞亚群的存在、及其与疾病进展和转归的关系。同时，也会研究在响应 PD-1 免疫治疗的病人队列中，该亚群是否发挥了关键作用等。

在临床转化研究方面，在基于记忆的过继细胞免疫治疗策略（memory based adoptive cell Therapy, mACT）的基础上，该团队也将进一步完善细胞亚群的分选方案和扩增方案，并与临床研究团队开展临床试验。

参考资料：

1.Huang, Q., Wu, X., Wang, Z., Chen, X., Wang, L., Lu, Y., ... & Ye, L. (2022). The primordial differentiation of tumor-specific memory CD8+ T cells as bona fide responders to PD-1/PD-L1 blockade in draining lymph nodes. Cell, 185(22), 4049-4066.

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