肿瘤治疗过程中T细胞衰竭的分子机理

　　细胞杀伤T细胞通常可以识别癌细胞或被病原体感染的细胞，正因如此，我们才能够活到成年。但是，整日召唤过度活跃的免疫细胞到肿瘤细胞或是感染部位，就会导致细胞衰竭疲惫，以至于它们无法再被分配到“入侵者”身边。

　　幸运的是，癌症专家们已经在研发有效的免疫治疗手段，来对抗免疫细胞衰竭，使免疫细胞重新激发活性消灭病人肿瘤。

　　最近发表于PNAS杂志上的一篇文章率先报道了，衰竭型T细胞的DNA结构与普通T细胞不同。研究人员还更新、编制了一份参与衰竭过程的DNA结合蛋白的候选名单。该研究推进了下一代免疫疗法的研究进程。

　　La Jolla 过敏与免疫研究所（LJI）信号和基因表达学院的教授，本文的作者之一，Patrick Hogan博士说，免疫疗法在很多病人身上确实疗效显著，但是在一些案例中，它的效力时间不够持久。因此，作为奋战在生物医学研究大军中的一员，为了真正的临床疗效，我们必须不断地升级更新这些治疗方法。我们研究团队的着力点是“肿瘤细胞是如何使免疫细胞停工的”。

　　为了观察T细胞在肿瘤环境中是如何“脱力”的，研究组准备了两种工程T细胞系：一个实验组（衰竭组），能够识别肿瘤抗原，因此可以通过慢性暴露于肿瘤而失去功能性；一个对照组，不能识别任何肿瘤抗原，因此会一直保持活性。研究人员将两种细胞分别注射到黑色素瘤模型小鼠体内。一开始，两种细胞都显示聚集在了肿瘤组织附近，但是时间一长，衰竭组因肿瘤抗原的过度刺激逐渐展现出衰竭迹象。

　　用于标记衰竭程度的一个分子标记是PD-1，这是一个以“阻断T细胞杀伤能力”闻名的“坏角色”。相比之下，对照组T细胞的衰竭标记水平一直较低。于是，接下来研究人员就去调查了衰竭组基因水平的变化，哪些基因启动了以及是如何被启动的。

　　研究人员采用了两种单细胞测序方法，RNA测序 和 ATAC测序。RNA测序用来鉴定基因的开启，ATCA测序用来监控DNA结构中那些区域的螺旋比较松散。这些未压缩的DNA区域代表着DNA正在表达或正在结合激活它们的结合因子。

　　衰竭型T细胞的ATCA测序结果指示了2000个新增可疑区域，与对照组T细胞比较结果将它们的范围缩小到了450个。用生物信息手段分析这些区域的DNA序列来调查可能的被征召到这些区域细胞蛋白（潜在的基因表达激活因子）。

　　DNA序列分析结果指出了很多耳熟能详的参与者们的结合位点，这些区域与我们之前绘制的经慢性感染导致衰竭的T细胞中的NFAT（一种DNA结合蛋白）结合位点有重合。 Hogan说，这可能暗示了导致肿瘤和慢性感染中细胞衰竭的一般通路。

　　分析结果还指向了另外一个嫌疑对象，Nr4a家族蛋白，但是之前没有研究显示过该蛋白与T细胞衰竭有关。进一步的分析结果强有力的显示了Nr4a家族蛋白单枪匹马地导致了细胞衰竭。这与依赖性的，还需要其他条件介导的NFAT完全不同。因此，一个比较明显的结论就是：DNA结合因子（比如NFAT和Nr4a蛋白家族）参与了T细胞的机能障碍。

　　文章的第一作者，Hogan实验室的博士后，Giuliana Mognol博士说，Nr4a实质性地、独自参与T细胞衰竭是一个重要发现。尽管在免疫疗法中PD-1抑制剂的成效显著，但仍有50%的人对其没有响应。确定可以靶向结合PD-1的新分子是对未来的免疫疗法研究来讲非常重要。

　　下一代免疫疗法的目标可能是通过改变衰竭T细胞的基因组，可能是将已经衰竭的T细胞原本松散的DNA结构重新压缩，不过，这究竟可不可行还有待研究。例如，本文也指出对黑色素瘤模型小鼠使用PD-1阻断剂，虽然T细胞的功能得到了改善，但DNA的构象只有轻微的变化。

　　Hogan说，我们在实验中的焦点实际在于细胞信号转导的改变，而非细胞基因组结构的变化。现在，我们已经确定了一些变化，我们下一个任务是开发一些手段来扭转它们。