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Nature丨发现抑制癌症免疫疗法的新CD4+ T细胞亚群

BioArt · 公众号 · 生物 · 2024-09-03 08:50

正文

撰文 | 咸姐

癌症免疫疗法的理想结果是产生能够破坏肿瘤的肿瘤特异性CD8+细胞溶解T细胞（CTL），虽然这些效应细胞的诱导通常是由“辅助”CD4+ T细胞促进的，但这一过程可以被CD4+FOXP3+调节性T（Treg）细胞抑制【1】。最近研究发现，常规Treg细胞可能不是渐进性生长的肿瘤中唯一的免疫抑制性CD4+ T细胞群【2】，但其他CD4+ T细胞群的起源、性质和功能仍不清楚，这无疑对癌症免疫治疗，特别是癌症特异性新抗原疫苗，造成了理论和实践上的限制。

近日，来自美国华盛顿大学医学院的Robert D. Schreiber团队于Nature上在线发表题为Neoantigen-specific cytotoxic Tr1 CD4 T cells suppress cancer immunotherapy 的文章，使用含有MHC Ⅰ类（MHC-I）新抗原和不同剂量的肿瘤源性MHC-Ⅱ新抗原的疫苗，发现虽然包含低剂量MHC-Ⅱ限制性肽（LDVax）的疫苗促进了肿瘤排斥反应，但含有高剂量相同MHC-Ⅱ新抗原（HDVax）的疫苗抑制了排斥反应。这些HDVax诱导的抑制细胞被鉴定为细胞溶解性1型调节性T（Tr1）细胞，并对它们的发育和作用机制进行了深入了解，验证了规避其抑制活性的策略，证明消除这些细胞或抑制其功能可使癌症免疫疗法更有效。

甲苯基蒽（MCA）诱发的肉瘤的免疫排斥依赖于CD4+和CD8+ T细胞对肿瘤特异性新抗原的响应，最佳抗肿瘤效果需要肿瘤和疫苗中同时存在MHC-I和MHC-II新抗原，CD4+ T细胞对不表达MHC-II蛋白的MCA肉瘤的CD8+ T细胞依赖性保护性免疫影响重大，为此，本文研究人员决定研究MHC-I和MHC-II新抗原反应在促进抗肿瘤疗效方面的相互依赖性。通过界定单独或一起诱导最佳抗肿瘤效果的MHC-I和MHC-II新抗原剂量，研究人员发现MHC-I和MHC-II新抗原的剂量对免疫效果有显著影响，低剂量的MHC-II新抗原疫苗（LDVax）能显著促进肿瘤排斥，而高剂量的MHC-II新抗原疫苗（HDVax）则抑制了这一效果。

为了辨别HDVax是否积极抑制免疫治疗，研究人员随后评估了其对抗PD1、抗4-1BB 或抗CTLA4疗效的影响。实验结果显示，免疫检查点疗法（ICT）和LDVax联合使用未改变检查点抗体的抗肿瘤效果。相反，HDVax在抗PD1或抗4-1BB治疗的所有小鼠中消除了肿瘤排斥反应，但没有消除抗CTLA4诱导的肿瘤排斥反应，表明HDVax治疗抑制了某些类型的ICT。与此同时，实验结果显示，HDVax的抑制作用与每种肿瘤系表达的MHC-II 新抗原特异性相关，并且HDVax诱导了一个不同于传统的Treg细胞的CD4+ T细胞群，具有强大的免疫抑制活性。进一步的实验证实，LDVax产生肿瘤特异性CD4+ T细胞的产物可促进抗肿瘤反应，但HDVax诱导的肿瘤特异性CD4+ T细胞抑制抗肿瘤活性。

为了更好地定义HDVax诱导的抑制性CD4+ T细胞，研究人员进行了单细胞RNA测序（scRNA-seq），结合深度RNA-seq，发现具有免疫抑制活性的表面标志物LILRB4（编码ILT3、CD85k或gp49b）是HDVax诱导的非Treg细胞抑制性CD4+ T细胞群的标志物，这类细胞也会在未治疗的逐渐生长的肿瘤中发展为ICT不敏感。然而，这一簇细胞群独特的基因特征将其与FOXP3+ T_reg细胞、T_FH细胞和长期刺激的耗竭 CD4+ T 细胞区分开来。研究结果显示，HDVax和逐渐增长的肿瘤之所以对抗PD1疗法产生不敏感，部分原因是由于抑制性FOXP3− CD4+ Tr1细胞的产生。进一步实验结果显示，在小鼠中，抑制性Tr1样细胞以LILRB4的表达为标志，其抑制能力可以通过LILRB4单克隆抗体阻断或蛋白的基因缺失来实现，以此降低GZMB的表达，增加IL-2和其他促进抗肿瘤作用的分子的表达。与此同时，研究人员还发现，将 IL-2突变蛋白靶向CD8+ T细胞可通过增加抗原特异性细胞毒性CD8+ T细胞的频率来规避HDVax抑制，从而导致肿瘤消退。

HDVax和LDVax的不同结果可能反映了呈递mItgb1新抗原的抗原呈递细胞（APC）的差异，通过实验，研究人员发现，含有高剂量MHC-II新抗原的疫苗有利于主要由cDC2进行的抗原呈递，从而导致形成细胞毒性Tr1细胞，以GZMB依赖的方式杀死呈递肿瘤抗原的cDC1。进一步地实验结果表明，在HDVax条件下，cDC2和/或单核细胞诱导细胞毒性Tr1 CD4+ T细胞杀死或损害cDC1的完整性/稳定性，导致细胞毒性CD8+ T细胞反应的发育/成熟缺陷，从而损害免疫的抗肿瘤作用。

综上所述，本研究表明，治疗性肿瘤特异性新抗原肽疫苗的有效性在很大程度上取决于疫苗中所含的MHC-II新抗原的剂量，疫苗中肿瘤表达的MHC-II新表位过量会完全逆转疫苗的功效。此外，本研究还记录了已知CD4+ T细胞亚群的新功能，证明维持外周耐受性的细胞毒性Tr1细胞也能抑制抗肿瘤反应，从而阻碍癌症的免疫控制，并提供了一种规避其对肿瘤排斥的抑制作用的有效策略，为癌症免疫治疗提供了新方向和新思路。

原文链接：

https://doi.org/10.1038/s41586-024-07752-y

制版人：十一

参考文献

1. Hori, S., Nomura, T. & Sakaguchi, S. Control of regulatory T cell development by the transcription factor Foxp3. Science 299, 1057–1061 (2003).

2. Zappasodi, R. et al. Non-conventional inhibitory CD4+Foxp3−PD-1hi T cells as a biomarker of immune checkpoint blockade activity. Cancer Cell 34, 1017–1032.e7 (2018).

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