Nat?Immunol丨組織駐留耗竭T細胞的發現揭示免疫治療靶向細胞的真實身份

撰文 |Sure

CD8 + T細胞是多種免疫治療尤其是免疫檢查點阻斷的關鍵效應細胞。在感染或 接種 疫苗后，CD8 + T細胞可形成不同類型的免疫記憶，其中一類重要亞群是組織駐留記憶T細胞（ tissue-resident memory T cells ,TRM）。T RM 在非淋巴組織中長期停留，表達組織駐留相關分子，如CD69、CD103以及轉錄因子 Hobit【 1-3】 。 T RM 通常在抗原清除后形成，具有抗原非依賴性的長期存活能力和較強的效應功能，可在局部快速提供保護【4-6】。與此相對，在慢性感染或腫瘤中，由于持續抗原刺激，CD8 + T細胞會進入另一種分化狀態 ——耗竭T細胞（TEX）【7】。該類T細胞 呈現高水平抑制性受體表達、效應功能下降、可塑性受限等特征，且具有不同的表觀遺傳圖譜 。 這一耗竭程序高度依賴轉錄因子Tox 。 T EX 通常包含多個亞群 ： 耗竭祖 T 細胞 （ T EX-PROG ）、 耗竭中間態 T細胞（ T EX-INT ）、 終末耗竭T細胞 （ T EX-TERM ）。 臨床上，TEX 雖然對疾病控制并不理想，但可以被PD-1 ICB在一定程度上再激活。在組織中經常能看到大量 CD8 + CD69 + CD103 + 的T細胞，它們同時也可能表達抑制性受體如PD-1、CD39，甚至表達Tox。這些細胞在腫瘤中常與更好預后或治療響應相關，因此常被直接歸類為T RM 。 但是， 在慢性抗原存在的組織環境里，這些看起來像T RM 的細胞，究竟是經典T RM （抗原清除后形成的組織記憶），還是一種組織駐留的耗竭細胞？兩者在發育來源、功能與對免疫治療的貢獻是否不同？ 這些問題仍不清楚。

近日， 來自 美國 賓夕法尼亞大學 的 E. John Wherry 課題組在 Nature Immunology 上 發表了論文 Tissue-resident exhausted and memory CD8+ T cells have distinct ontogeny, function and role in disease 。 本研究 發現 慢性抗原驅動產生一條組織駐留耗竭譜系 TR-T EX ，它表達組織駐留相關分子但在發育與功能上與經典 T RM 不同 ， 且只有TR-T EX 是 PD-1/PD-L1免疫檢查點治療中可被有效再激活并介導療效的關鍵細胞群，從而重塑了對組織內T細胞功能與免疫治療機制的理解。

因為大量研究在組織或腫瘤里用CD69/CD103等駐留標志來定義T RM 樣細胞，但慢性環境中也可能誘導耗竭 。要解決在慢性感染環境下產生的 T RM 樣細胞 是否真的屬于 T RM 還是屬于可能的組織駐留耗竭T細胞（TR-TEX）這個問題，第一步需要回答的是：在急性與慢性感染條件下，組織里是否都能出現 CD69 + CD103 + 或CD69 + CXCR6 + 這類 T RM 樣細胞 ，以及這類細胞的功能是什么？為了在體內精確、可控的比較同一批抗原特異性 CD8 + T細胞 在急性與慢性感染條件下的分化命運，作者利用P14 TCR轉基因 CD8 + T細胞 ，這類細胞表達完全相同的T細胞受體（TCR），只識別同一個病毒抗原表位，為后續分析分化差異提供了可能。在感染前將P14 細胞 轉入受體小鼠，隨后比較LCMV的兩種不同毒株Arm（ 急性感染可清除毒株 ）和Cl13（ 慢性感染持續抗原毒株 ）感染時，P14細胞的分化走向。研究發現， 在Arm與Cl13感染后，組織內都存在 CD69 + CXCR6 + CD103 +/? 的 P14細胞 ， 僅從CD69/CD103/CXCR6等駐留標志看，慢性感染組織內確實存在T RM 樣的組織T細胞群。但這些T RM 樣細胞在功能上顯著更差，接近耗竭狀態 。 慢性感染組織中這些T RM 樣細胞雖然表面標志像T RM ，但缺乏T RM 的關鍵記憶屬性（高功能、可擴增、長期存活優勢），更符合組織內耗竭T細胞的表現。 這些結果提示我們，傳統TRM/TEX標志不足以在組織中區分功能性記憶與耗竭。

功能差異并不能完全證明譜系不同 ， 很多狀態變化也會導致功能變化。 因此，作者隨后利用單細胞TEA-seq聯合分析RNA表達、表面蛋白以及染色質可及性，發現Arm感染組織形成 T RM 細胞簇，Cl13感染組織形成另一類組織駐留但更像耗竭的 TR-T EX 細胞簇。 T RM 與TR-T EX 都上調很多與組織環境適應相關的基因，說明它們都受局部微環境影響。但在關鍵分化程序上差異顯著 ， T RM 相對更保留記憶相關基因與可及性 ， TR-T EX 更強化耗竭相關位點 。而在調控層面， T RM 富集記憶相關轉錄因子基序，TR-T EX 富集耗竭相關基序 ，這暗示著 兩者受不同轉錄調控 網絡 支配，支持穩定分化狀態不同 的結果。通過對P14細胞進行基因敲除幾類關鍵轉錄因子，作者進一步證實，盡管 T RM 與TR-T EX 共享部分組織駐留調控模塊（Runx3 與 Blimp1對T RM 和 TR-T EX 的生成與維持都重要），但耗竭核心調控（Tox）只對TR-T EX 必需，強烈支持兩者為獨立分化路徑。

接下來，作者探究了 T RM 與TR-T EX 之間的關系，測試兩者雙向轉化的可能性。他們分別研究已建立的 T RM 遇到慢性抗原 感染 后是否會變成 T EX ？ 以及 T EX （尤其T EX-PROG ）在急性感染條件下能否生成真正T RM ？ 研究發現， Arm來源T RM 轉入新宿主后用Cl13再挑戰，供體T RM 可上調Tox與抑制性受體并出現功能耗竭特征，產生T EX 相關亞群（例如T EX-KLR 、T EX-TERM ）。 反之， 從Cl13脾 臟 分選T EX-PROG 、T EX-INT 、T EX-TERM 后轉入新宿主用Arm挑戰 ， T EX-INT 與T EX-TERM 存活很差 ， T EX-PROG 雖能進入組織，但難以穩定上調T RM 關鍵駐留分子，并持續保持耗竭相關特征 ， 說明抗原撤除后，T EX 譜系對真正T RM 程序的獲取存在缺陷。 這些結果表明，TRM具有向耗竭轉化的可塑性，但TEX譜系一旦建立后，回到經典TRM的能力顯著受限，提示二者是不同譜系并且耗竭伴隨更強的不可逆表觀遺傳約束。

文章的最后，作者進一步揭示了 T RM 與TR-T EX 在腫瘤控制與免疫檢查點治療響應中的貢獻 。他們首先對 T RM 與TR-T EX 進行區分，提出了各自獨特的分子標志物，其中 T RM 更偏 向表達 CD73、P2RX7等 ， TR-T EX 更偏 向表達 CD200R 以及各種耗竭相關調控因子 等 。在多個腫瘤隊列中兩者差異顯著，例如在黑色素瘤等隊列中， TR-T EX 簽名更能預測生存獲益； 而在 三陰性乳腺癌等隊列中，T RM 簽名與生存相關 。此外，在 接受PD-1/PD-L1治療的隊列中 ， TR-T EX 與治療響應和生存顯著相關 ， T RM 則不具備同等預測能力。 小鼠體內驗證證實 抗PD-L1主要增強的是TR-T EX 的局部效應功能并促進局部病毒控制，而對T RM 的效應功能提升不明顯。 這些結果提示我們，TRM與TR-TEX在疾病控制與治療響應中扮演不同角色，在研究時需要仔細甄別二者的身份特征。

總的來說，本研究揭示在慢性感染與腫瘤環境中，組織內表達駐留分子的CD8? T細胞并非真正的組織駐留記憶T細胞（T RM ），而是一個獨立的、耗竭譜系分支——組織駐留耗竭T細胞（TR-T EX ），兩者在分子調控、功能屬性和發育命運上本質不同。T RM 主要承擔長期組織免疫監視功能，而TR-T EX 才是PD-1/PD-L1免疫檢查點阻斷治療中可被再激活并介導療效的關鍵靶細胞群。該研究重塑了對T RM 樣腫瘤浸潤T細胞的理解，為精準解釋免疫治療療效和開發更有效的生物標志物與干預策略提供了新的理論基礎。

原文鏈接：https://doi.org/10.1038/s41590-025-02352-y

制版人： 十一

參考文獻

1. Christo, S. N., Park, S. L., Mueller, S. N. & Mackay, L. K. The multifaceted role of tissue-resident memory T cells.Annu. Rev. Immunol.42, 317–345 (2024).

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3. Milner, J. J. et al. Runx3 programs CD8+ T cell residency in non-lymphoid tissues and tumours.Nature552, 253–257 (2017).

4. Gebhardt, T. et al. Memory T cells in nonlymphoid tissue that provide enhanced local immunity during infection with herpes simplex virus.Nat. Immunol.10, 524–530 (2009).

5. Park, S. L. et al. Local proliferation maintains a stable pool of tissue-resident memory T cells after antiviral recall responses.Nat. Immunol.19, 183–191 (2018).

6. Schenkel, J. et al. cell memory. Resident memory CD8 T cells trigger protective innate and adaptive immune responses.Science346, 98–101 (2014).

7. McLane L., Abdel-Hakeem M., Wherry E. CD8 T cell exhaustion during chronic viral infection and cancer.Annu. Rev. Immunol.

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