研究人员揭示组织驻留与肿瘤浸润CD8+T细胞转录调控机制

　　2019年9月17日，梅奥诊所（Mayo Clinic）的孙杰团队在Immunity 期刊上发表了题为“The transcription factor Bhlhe40 programs mitochondrial regulation of resident CD8+ T cell fitness and functionality”的论文，阐明了在转录因子Bhlhe40调控下的一系列表观遗传修饰与代谢过程对于Trm与TIL细胞发挥功能和免疫检查点阻断治疗响应性有重要作用，并根据这一机制，通过体外筛选获得了一组促进肿瘤浸润CD8+T细胞组织驻留功能从而有效抑制实体肿瘤生长的小分子化合物，有望对肿瘤免疫治疗起到有效促进。

　　首先通过对肿瘤病人临床样本以及小鼠CD8+ T细胞分析，研究者发现相较于循环或免疫器官中的CD8+ T细胞，Trm与TIL细胞均高表达转录因子Bhlhe40及其相关基因簇。对于Bhlhe40缺失小鼠进行病毒感染以及肿瘤接种，研究者发现在流感病毒感染过程中，Bhlhe40缺失并不影响效应性CD8+ T细胞与脾脏记忆性CD8+ T细胞的功能，却特异性地降低了肺中的Trm细胞数量，从而使得Bhlhe40缺失小鼠在二次流感感染中难以得到由Trm细胞介导的有效保护。而在皮下接种肿瘤实验中，作者发现Bhlhe40缺失CD8+ T细胞在肿瘤生长后期显示出了较差的抗肿瘤能力，从而难以有效抑制肿瘤生长。通过对于Bhlhe40上游信号分析，作者发现PD-1-PD-L1信号通路显著抑制Bhlhe40表达，并且Bhlhe40缺失的荷瘤小鼠对于PD-L1抗体治疗并不响应，这也预示Bhlhe40在TIL细胞中的表达水平有潜力成为免疫检查点阻断治疗效果的预测指标。

　　作者进一步对Bhlhe40的作用机制进行了研究，通过RNA-seq以及代谢组学分析， 作者发现Bhlhe40作为转录因子，可以结合在一系列线粒体相关基因启动子上，从而调控线粒体氧化呼吸功能；Bhlhe40缺失CD8+ T细胞下调了包括三羧酸循环等线粒体代谢途径，从而使得代谢中间产物乙酰辅酶A (Ace-CoA) 产生受阻。Ace-CoA除作为代谢中间产物完成细胞能量代谢外，仍具有重要的的调控作用， 是表观遗传调控中组蛋白乙酰化修饰（基因转录活化的前提条件）的重要底物，因此Bhlhe40缺失CD8+ T细胞中细胞因子与效应分子基因转录均因此受到了影响，从而导致了Trm与TIL细胞的功能损伤。为了弥补由于Bhlhe40缺失引起的Trm与TIL细胞功能损伤，作者通过体外实验筛选表观遗传调控化合物库，发现组蛋白去乙酰化酶（HDAC）抑制剂Tubastatin-A 与乙酸钠（组蛋白乙酰化另一重要底物）联合使用（TA/AC）可以有效促进Bhlhe40缺失CD8+ T细胞效应功能与组织驻留能力，并能够提升正常CD8+ T细胞的这一系列能力。

　　该项研究表明非淋巴组织与肿瘤中驻留的CD8+ T细胞通过上调转录因子Bhlhe40的表达水平来维持自身的代谢与表观遗传修饰，从而有效响应再次感染以及肿瘤免疫检查点治疗；并且通过这一机制，为日后肿瘤免疫治疗效果预测以及药物筛选提供了新思路。