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作者：香雪生命科學(xué)-孫含麗
發(fā)布時(shí)間：2021-11-01
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T細胞治療作為當下最為活躍的創(chuàng )新型腫瘤治療方法之一，取得眾多新藥研發(fā)公司的青睞和資本市場(chǎng)的追捧，尤其是隨著(zhù)近幾年CAR-T療法的國外國內市場(chǎng)上市，T細胞療法的前景越來(lái)越清晰，但伴隨而來(lái)的問(wèn)題卻是尖銳的，T細胞療法在大部分實(shí)體瘤治療中一直沒(méi)有取得可以與CAR-T治療血液瘤相比擬的突破性進(jìn)展和普遍響應，與體外實(shí)驗相差較大，到底是什么原因造成的呢，這就要從T細胞耗竭和腫瘤微環(huán)境說(shuō)起。
首先介紹一下T細胞療法，T細胞療法是針對某些類(lèi)型癌癥的一種細胞療法，屬于免疫療法的一種。 T細胞療法的大概流程如下：
1、醫療團隊評估患者身體狀況，患者簽署知情同意書(shū)
2、采集患者的血樣，將含有T細胞的白細胞分離出來(lái)
3、將患者的白細胞送到實(shí)驗室或生產(chǎn)設備，分離并激活患者的T細胞
4、患者的T細胞被基因工程改造，增強找到并殺死癌細胞的能力
5、基因工程改造后的患者T細胞擴增，增殖數量達到數百萬(wàn)個(gè)，然后將其冷凍存儲，送回患者接受治療的醫院或中心
6、患者接受一個(gè)療程的化療，以減少體內正常T細胞的數量，從而為T(mén)細胞騰出空間
7、患者的T細胞解凍后被輸入患者血液中
8、T細胞在患者血液中增殖，找到并殺死癌細胞，然后凋亡或者留在血液中，以繼續攻擊復發(fā)的癌細胞
9、醫生監測患者是否出現副作用，可能需要住院一段時(shí)間
10、患者出院后醫生繼續隨訪(fǎng)患者，以了解該療法的長(cháng)期效果。
理想情況下回輸給患者的T細胞會(huì )發(fā)揮殺傷腫瘤細胞的能力，現實(shí)情況是有相當一部分病人對T細胞療法不敏感，回輸之后沒(méi)有效果或效果持續時(shí)間很短，這是因為回輸給患者的T細胞群體產(chǎn)生了耗竭或者被腫瘤微環(huán)境抑制。
T細胞耗竭簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)就是回輸給患者的T細胞產(chǎn)生了損耗，不能正常發(fā)揮殺傷腫瘤的作用。耗竭性T細胞表現為T(mén)細胞的多種抑制性受體持續表達、免疫效應功能進(jìn)行性喪失、轉錄因子表達及細胞內代謝改變等。耗竭性T細胞失去產(chǎn)生細胞因子，如IL-2， TNF-α和γ干擾素的能力，以及增殖和細胞毒作用。耗竭性T細胞并非不可逆轉，抑制免疫調控靶點(diǎn)可以有效逆轉耗竭性T細胞，恢復機體抗腫瘤免疫效應。
而腫瘤微環(huán)境抑制就是說(shuō)實(shí)體腫瘤（相對于血液瘤來(lái)說(shuō)）長(cháng)大到一定程度形成了復雜的局部微環(huán)境，在這個(gè)微環(huán)境里免疫細胞受到負調節分子的調控，不能正常發(fā)揮抑制殺傷腫瘤細胞的作用，或者反過(guò)來(lái)幫助腫瘤細胞增殖遷移。
T細胞耗竭的發(fā)生及其影響因素
個(gè)體在急性感染或者疫苗接種過(guò)程中，體內幼稚T細胞被激活，并在1～2周內分化為效應T細胞。隨著(zhù)效應T細胞的增殖、炎癥的消退和抗原的清除，大部分活化的效應T細胞死亡，但是仍有一小部分存活并過(guò)渡至記憶T細胞池中。記憶T細胞可下調效應T細胞的活化程度，但是在再次受到抗原刺激后，可使效應T細胞功能快速再激活，并使其再次獲得次級淋巴組織歸巢功能，具有高增殖潛力及在長(cháng)期無(wú)抗原情況下獲得自我更新的關(guān)鍵記憶特性，具有保護性免疫效應。
而在腫瘤患者體內，上述記憶T細胞分化程序則發(fā)生明顯改變，導致腫瘤抗原長(cháng)期刺激T細胞，特別是CD8＋T細胞，這通常導致T細胞的免疫效應功能逐漸喪失，使其在接觸抗原刺激時(shí)暫時(shí)無(wú)法進(jìn)一步產(chǎn)生免疫效應，這種狀態(tài)被稱(chēng)為T(mén)細胞耗竭。T細胞耗竭在腫瘤免疫功能障礙的發(fā)生、發(fā)展中發(fā)揮重要作用。T細胞耗竭的發(fā)生需要T細胞表面抑制性受體、可溶性細胞因子及免疫調節細胞等途徑共同作用。
T細胞表面抑制性受體
正常生理狀況下，抑制性受體在效應T細胞瞬時(shí)表達，可抑制T細胞活化，并且在急性感染結束時(shí)輔助抑制T細胞免疫功能，從而限制自身免疫反應。隨著(zhù)抗原被清除，抑制性受體表達水平降低。而在腫瘤患者體內，耗竭性T細胞持續高表達多種抑制性受體。目前，針對T細胞耗竭研究最多的抑制性受體信號通路是PD-1/PD-L1/2信號通路。PD-1主要表達于抗原激活的T細胞，NK細胞，部分腫瘤細胞，以及Treg表面。除PD-1外，T細胞表面還存在多種其他抑制性受體，可以共同調節T細胞耗竭狀態(tài)，如CTLA-4，TIM-3，LAG-3等。選擇適當的抑制性受體靶點(diǎn)抑制劑或可逆轉耗竭性T細胞的功能障礙，并增強特異性T細胞對腫瘤細胞的免疫效應。
可溶性細胞因子
除抑制性受體的表達外，多種可溶性細胞因子也參與調節T細胞分化及T細胞耗竭的發(fā)生。這些細胞因子按照功能不同可分為3類(lèi)。①促進(jìn)T細胞耗竭的細胞因子，如IL-10，轉化生長(cháng)因子TGF-β等。②抑制T細胞耗竭的細胞因子。與上述促進(jìn)T細胞耗竭的細胞因子作用相反，部分細胞因子，如IL-2、IL-21可以促進(jìn)T細胞的活化與分化，具有較強的抗腫瘤作用。③其他細胞因子亦在T細胞耗竭中發(fā)揮復雜作用，例如α/β干擾素。阻斷或者活化相關(guān)細胞因子可能為抗腫瘤提供新的治療方向。
免疫調節細胞
多種免疫調節細胞影響T細胞耗竭的發(fā)生。在慢性感染過(guò)程中，CD4＋T細胞缺失對T細胞耗竭產(chǎn)生重要影響。Treg對T細胞耗竭具有促進(jìn)作用，Treg表達抑制性受體，如IL-10和TGF-β。在多種慢性感染及腫瘤患者中，Treg數量顯著(zhù)增多。除上述2種免疫調節細胞外，其他免疫細胞，如NK細胞、CD8＋Treg、耗竭性APC等，也影響T細胞耗竭。因此，雖然持續高水平的抗原刺激是導致T細胞耗竭的主要原因，但是免疫細胞的調節作用在促進(jìn)或者拮抗T細胞耗竭過(guò)程中，也發(fā)揮重要作用。
耗竭性T細胞的功能特點(diǎn)
與記憶和效應T細胞相比，耗竭性T細胞是一種獨特的細胞群，具有特殊的分化途徑、表型及功能。其主要功能特點(diǎn)包括免疫效應功能漸進(jìn)式喪失、多種抑制性受體的持續高表達、轉錄因子改變、代謝失衡、表觀(guān)遺傳學(xué)變化等。
腫瘤微環(huán)境
腫瘤微環(huán)境由除了腫瘤細胞以外的眾多免疫細胞、間質(zhì)細胞、細胞外基質(zhì)及活性介質(zhì)組成，大體上可分為免疫細胞為主的免疫微環(huán)境和成纖維細胞為主的非免疫微環(huán)境.在腫瘤發(fā)生發(fā)展過(guò)程中，腫瘤微環(huán)境與腫瘤細胞相互作用，共同介導了腫瘤的免疫耐受，從而影響了免疫治療的臨床效果.解除腫瘤微環(huán)境的免疫抑制有利于人體正常抗腫瘤免疫防御能力的恢復和重建，從而增強包括免疫治療在內的各種腫瘤治療方法的綜合療效，腫瘤微環(huán)境也由此成為腫瘤治療的靶標。
免疫微環(huán)境
在腫瘤的發(fā)生發(fā)展過(guò)程中，免疫系統主要經(jīng)歷以下三個(gè)過(guò)程的演變：a.免疫監察.腫瘤細胞被免疫細胞識別并清除，處于劣勢一方；b.免疫平衡.腫瘤與免疫系統分庭抗禮，數量與實(shí)力處于均衡狀態(tài)；c.免疫摧毀.腫瘤細胞突破免疫防線(xiàn)，打開(kāi)拉鋸戰的缺口并多處轉移.這其中免疫系統呈現出特有的兩面性，免疫細胞既在腫瘤入侵的最初發(fā)揮天然抗腫瘤作用，又在腫瘤進(jìn)展過(guò)程中一反常態(tài)變成促腫瘤表型，協(xié)助腫瘤免疫逃逸及遠處轉移.腫瘤免疫微環(huán)境中免疫細胞浸潤并分泌炎性介質(zhì)，形成炎性微環(huán)境，具有高度的異質(zhì)性.免疫細胞成分復雜多樣，包括適應性免疫系統的T淋巴細胞和B淋巴細胞，固有免疫防御系統的巨噬細胞、自然殺傷(NK)細胞和發(fā)揮抗原提呈作用的樹(shù)突狀細胞DC.浸潤在腫瘤局部的淋巴細胞通常稱(chēng)為腫瘤浸潤淋巴細胞TILs.在與腫瘤細胞的相互影響中，以調節性T細胞Tregs和腫瘤相關(guān)巨噬細胞TAMs為代表的腫瘤免疫微環(huán)境組分介導了免疫抑制，為腫瘤發(fā)展保駕護航.
調節性T細胞
Tregs是CD4+ T淋巴細胞的一個(gè)亞群，組成性地表達白介素2(IL-2) 受體(CD25)、細胞毒性T淋巴細胞相關(guān)抗原4(CTLA-4) 以及最為重要的譜系分化特異因子Foxp3，具有免疫無(wú)能和免疫抑制兩大功能.Tregs自身具有免疫無(wú)能性，表現為對IL-2以及共刺激分子的反應低下，而其免疫抑制能力，則通過(guò)抑制T細胞的增殖、分化，阻礙抗原提呈細胞的抗原呈遞作用和直接介導靶細胞死亡等方式來(lái)實(shí)現.對許多不同腫瘤的研究表明，Tregs大量存在于腫瘤間質(zhì)中，其高密度浸潤往往預示著(zhù)不良的臨床預后.許多惡性腫瘤細胞表達自身抗原，而Tregs的存在能夠有效地削弱自身抗原引起的抗腫瘤免疫，協(xié)助腫瘤細胞逃避免疫偵查和殺傷. Tregs介導的腫瘤免疫逃逸機制復雜，包括分泌可溶性或膜結合的抑制性細胞因子抑制效應細胞的功能、以顆粒酶和穿孔素依賴(lài)的方式介導效應細胞溶解以及通過(guò)阻斷代謝影響效應細胞的功能等.目前認為T(mén)regs的起源有兩種，分別是由天然發(fā)生的Tregs (natural Tregs，nTregs)和外周誘導產(chǎn)生的Tregs (induced Tregs，iTregs).前者在胸腺髓質(zhì)發(fā)育，在維持免疫穩態(tài)和在預防自身免疫疾病方面發(fā)揮重要的作用；后者則是對外源抗原產(chǎn)生反應，在免疫抑制性細胞因子和DC共同誘導下由外周幼稚CD4+ T細胞(naive CD4+ T cells)衍生而來(lái).腫瘤局部浸潤Tregs主要是在腫瘤微環(huán)境誘導下產(chǎn)生，一方面，微環(huán)境中存在大量的趨化因子，如CCL22和CCL28等，可以招募nTregs至腫瘤周邊.另一方面，腫瘤和其他間質(zhì)細胞通過(guò)分泌IL-10，轉化生長(cháng)因子(TGF-β)和吲哚2, 3雙加氧酶(IDO)等調節因子影響DC的分化和增殖，進(jìn)而誘導微環(huán)境中的幼稚CD4+ T cells向iTregs轉化.
巨噬細胞
癌癥相關(guān)炎癥是腫瘤十大生物學(xué)特性之一.現在普遍認為，炎癥是腫瘤微環(huán)境的重要組成部分.腫瘤相關(guān)巨噬細胞作為腫瘤中浸潤白細胞的最主要成分，在介導腫瘤炎癥的發(fā)生和腫瘤進(jìn)展方面發(fā)揮極其重要的作用.與Tregs不同，組織和炎癥中浸潤的巨噬細胞是由骨髓單核細胞前體發(fā)育而來(lái).根據功能表型不同，巨噬細胞主要分為M1型和M2型.M1型巨噬細胞通過(guò)分泌促炎因子如IL-1、IL-12、TNF-α以及眾多趨化因子配體，參與炎癥反應和抗腫瘤免疫過(guò)程.M2型巨噬細胞下調免疫刺激因子IL-12，高表達免疫抑制因子IL-10，不僅本身腫瘤殺傷活性低下，并且抑制腫瘤中CD8+T細胞的細胞毒性.
浸潤在腫瘤局部的巨噬細胞通常稱(chēng)為腫瘤相關(guān)巨噬細胞(TAMs)，其更接近M2型巨噬細胞的功能表型.腫瘤微環(huán)境中多種刺激因子如趨化因子CCL2將巨噬細胞募集至腫瘤局部，并促使其表型向TAM轉化，從而助力腫瘤惡性進(jìn)展.TAMs通過(guò)分泌多種因子促進(jìn)血管內皮遷移，誘導血管新生，為腫瘤生長(cháng)提供豐富的營(yíng)養.越來(lái)越多的臨床研究證實(shí)，TAMs浸潤與腫瘤患者的不良預后相關(guān).鑒于M1型巨噬細胞的抗腫瘤免疫功能，以及巨噬細胞的可塑性，逆轉TAM由M2向M1表型轉化對增強腫瘤免疫療法具有巨大潛力.此外，阻斷TAMs在腫瘤局部的募集，殺滅清除TAMs有望成為未來(lái)腫瘤治療的新靶點(diǎn).
非免疫微環(huán)境
腫瘤微環(huán)境除了多種類(lèi)型的炎性/免疫細胞，還有成纖維細胞、血管平滑肌細胞、內皮細胞等基質(zhì)細胞.不僅為腫瘤的發(fā)生發(fā)展提供保護和支持，而且主動(dòng)參與到腫瘤進(jìn)程.
綜上所述，T細胞耗竭和腫瘤微環(huán)境對腫瘤發(fā)生和發(fā)展過(guò)程有著(zhù)舉足輕重的作用，其中復雜交錯的細胞和分子調控機制仍有待進(jìn)一步深入研究.腫瘤免疫治療作為腫瘤臨床治療手段的新星，有著(zhù)巨大的潛力.有效逆轉T細胞耗竭狀態(tài)和解除腫瘤微環(huán)境介導的免疫抑制將極大地促進(jìn)腫瘤免疫治療的臨床療效和廣泛應用.
參考文獻
