干細胞樣記憶性CD8+T細胞的生物學特性研究進展①

陳孟嘉 馮 輝

(中國醫科大學基礎醫學院免疫學教研室，沈陽 110122)

移植物抗宿主病(graft-versus-host disease，GVHD)小鼠模型中鑒定出一群具有初始T細胞(naive T cell，TN)表型CD44loCD62Lhi、自我增殖能力強、可定向分化的CD8+T細胞[1]。研究發現，與長壽B細胞類似，記憶T細胞可能通過干細胞樣的自我更新方式從T細胞記憶池中連續產生效應細胞[2]。利用正常人外周血單個核細胞，體外誘導出類似小鼠的干細胞樣記憶T細胞(stem-like memory T cells，TSCM)，由此提出TSCM的概念[3]。因此，TSCM相關研究在感染性疾病、自身免疫病和腫瘤等多種疾病和動物模型的預防和治療中廣泛開展。

1 CD8+TSCM表型和轉錄特征

小鼠TSCM是具有幼稚表型的CD44loCD62LhiCD8+T細胞，表達干細胞抗原1(stem cell antigen-1，Sca-1)，CD122(IL-2Rβ鏈，IL-15R組成成分)和B細胞淋巴瘤2(B-cell lymphoma 2，Bcl-2)和趨化因子受體CXCR3，具有自我更新和向中樞記憶T細胞(central memory T cell，TCM)、效應記憶T細胞(effector memory T cell，TEM)和效應T細胞(effector T cell，TEFF)多分化潛能[1]。體外分離的人初始T細胞在糖原合酶激酶-3β(glycogen synthase kinase-3β，GSK-3β)抑制劑TWS119誘導下產生TSCM[3]。靈長類(如恒河猴)動物體內CD45RA+CCR7+CD27+CD28+IL-7Rα+初始樣T細胞亞群中，鑒定出與人類相似的CD95hiCD8+TSCM細胞，富集于淋巴結，在脾臟、骨髓和黏膜少見[4，5]。

根據CD8+T細胞多亞群全基因組組蛋白H3第4賴氨酸三甲基化(H3K4me3)和組蛋白H3第27賴氨酸三甲基化(H3K27me3)修飾繪制的圖譜顯示，組蛋白共價修飾與效應功能基因(如Prf1、Gzmb和Ifng)、糖代謝基因(如Hk2、Ldha、Pkm2和Tpi1)、終末分化基因(如Tbx21、Prdm1)和記憶相關基因(如Tcf7、Lef1、Foxo1和Klf2)表達有關[6]。抗原特異性CD8+T細胞以遞進式方式經歷染色質重塑。以“干細胞模式”遞進式分化：TN→TSCM→TCM→TEM→TEFF。黃熱病毒(yellow fever virus,YFV)疫苗建立的長效免疫保護中，YFV特異性長壽CD8+T細胞具有TSCM細胞表型，表觀遺傳學特征與效應CD8+T細胞相似[7]。TSCM處于抗原刺激T細胞分化的初級階段，具有克隆擴增和穩態增殖能力，可在急性和慢性感染期持續提供效應子代[6]。

2 影響CD8+TSCM分化的因素

2.1細胞因子 γ鏈家族細胞因子IL-2、IL-7、IL-15和IL-21可在體外誘導CD8+TSCM產生。低劑量IL-7和IL-15促進初始T細胞分化為CD45RA+CD62L+CCR7+CD95+TSCM。IL-7作為關鍵信號促進CD45RA+CD62L+表型生成，IL-15促進其擴增，IL-21參與Tcf7、Lef1和CD62L表達和IL-2分泌，IL-21通過促發信號傳導及轉錄激活因子3(signal transducers and activators of transcription 3，STAT3)磷酸化，從而促進TBX21和SOCS1表達，誘導生成CD8+TSCM[8-10]。IL-21或IL-15可單獨在體外刺激初始CD8+T細胞分化為CD45RA+CD45RO-CD62L+CCR7+CD95+CD122+TSCM，且IL-21體外誘導效果更好，但IL-2或IL-7不能單獨發揮作用[10]。此外，IL-7、IL-15和IL-21有協同作用。在CD3/CD28聯合刺激下，IL-7、IL-15和IL-21能顯著增加CD8+TSCM細胞比例，IL-7和IL-21聯合促進細胞CD28和CD27表達[11，12]。

2.2信號通路 GSK-3β或Wnt蛋白家族成員Wnt3A抑制劑通過Wntβ-連環蛋白信號阻斷CD8+T細胞向效應細胞分化，促進CD44lowCD62LhighSca-1highCD122highBcl-2highCD8+TSCM產生[13]。由此，Wnt信號在維持成熟記憶CD8+T細胞的干性中發揮重要作用。與表達Notch配體的OP9基質細胞共培養，活化T細胞中產生Notch信號誘導的CD8+TSCM，具有強抗腫瘤活性[14,15]。Akt抑制劑能夠促進CD8+TSCM體外生成，CD8+T細胞表現為缺氧相關基因富集和糖酵解功能增強[16]。通過抑制Akt通路，體外產生高效的次要組織相容性抗原(minor histocompatibility antigens，MiHAs)特異性CD8+T細胞，具有TSCM特性，去除Akt抑制后顯示出良好的增殖潛能，在小鼠體內產生良好的抗腫瘤作用[17,18]。

3 CD8+TSCM與疾病臨床應用

3.1自身免疫病和獲得性免疫缺陷病 系統性紅斑狼瘡、再生障礙性貧血，自身免疫性葡萄膜炎和鐮狀細胞病患者TSCM細胞比例增加[19,20]。與健康對照組相比，再生性障礙貧血患者體內TSCM分泌更多IFN-γ和IL-2，觸發不同模式的炎癥反應[20]。1型糖尿病(type 1 diabetes，T1D)患者體內檢出識別胰島β細胞抗原GAD65，胰島素和IGRP的自身反應性CD8+T細胞，其具有TSCM表型和特性。這群CD8+TSCM細胞依賴IL-7信號，利用WZB117抑制劑靶向葡萄糖攝取可抑制TSCM分化[21]。

HIV患者在抗逆轉錄病毒治療(antiretroviral therapy，ART)后，隨著治療時間延長，HIV-1特異性CD8+TSCM含量逐漸增加，且能夠合成分泌IFN-γ和IL-2。TSCM在支持體內持久免疫方面具有重要作用，HIV-1特異性CD8+TSCM細胞在抗原長期刺激下無法存活，持續的抗原刺激可能抑制CD8+TSCM細胞自我更新和穩態增殖[22,23]。

3.2腫瘤 表型/功能分析和抗逆轉錄病毒載體整合位點的高通量測序揭示，基因工程構建的TSCM克隆可在體內存活十幾年，同時保留分化潛能[24]。胃癌患者外周血檢測到CD45RA+CCR7+CD27+CD95+CD3+CD8+TSCM，其數量隨疾病進展而減少。過繼轉移后，CD8+TSCM比CD8+T細胞其它亞群發揮更強的抗腫瘤效應[25]。非小細胞肺癌(non-small cell lung cancer，NSCLC)患者腫瘤浸潤淋巴細胞中檢出CXCR5+TIM-3-CD8+T細胞，具有耗竭細胞表型，其細胞缺失與NSCLC進展相關。單細胞測序顯示此群細胞具有干細胞樣可塑性和細胞毒作用[26]。

一項CAR-T細胞過繼免疫治療B細胞淋巴瘤的臨床研究發現，CD8+CD45RA+CCR7+T細胞表型與TSCM類似，其細胞數量與體內擴增的過繼轉移CAR-T細胞數量呈正相關。CAR-T細胞在體外培養期間，采用IL-7和IL-15組合替代IL-2，可顯著增加TSCM細胞比例和數量。在反復接觸腫瘤抗原后，TSCM細胞抗凋亡能力增強，保持向二級淋巴器官遷移能力，從而提高CAR-T細胞的抗腫瘤活性[27]。體外實驗顯示，CD8+CD62L+CD45RA+初始T細胞在IL-7、IL-21和TWS119作用下衍生為CD8+TSCM細胞，通過基因改造進一步使其表達CD19嵌合抗原受體(chimeric antigen receptor，CAR)。CD19-CAR修飾的CD8+TSCM在表型、功能和轉錄水平與自然產生的CD8+TSCM細胞類似，在急性淋巴細胞白血病異種移植中發揮強大、持久的抗腫瘤效應[28]。

從100～120 ml前B細胞急性淋巴細胞白血病(B-precursor acute lymphoblastic leukemia，pre-B ALL)患者外周血中分離T細胞，通過IL-7、IL-21和TWS119，基因工程CD19-CAR修飾和Fab-連鎖狀多聚體技術，體外獲得足夠數量CD19-CAR修飾的T細胞，并獲得TCM和TSCM表型，具有強大的增殖潛能和抗原特異性細胞毒效應，且低表達協同抑制分子[29]。藥物誘導聯合基因改造可從初始T細胞前體衍生出大量TSCM，基于TSCM具有多潛能、高增殖和腫瘤抗原識別的特異性，為過繼免疫治療提供新策略。

4 總結

TSCM作為一種具有自我更新能力和多分化潛能的長壽記憶細胞，不僅參與抗感染相關的免疫記憶形成，而且在自身免疫性疾病發展過程中發揮作用，同時也是腫瘤免疫治療中過繼免疫的重要利器。深入探討TSCM生物學特性對免疫學相關疾病的預防和治療產生深遠影響。