CD8+T細胞在腫瘤免疫治療中的應用策略

俞丁寧， 石映紅， 錢暉

(江蘇大學醫學院，江蘇 鎮江 212013)

腫瘤傳統治療方法主要有手術、化療、放療和靶向療法[1]，而腫瘤的免疫治療通過調控患者免疫系統，調動機體免疫反應能力來攻擊腫瘤細胞，已成為繼傳統療法之后的一種有效治療途徑[2]。腫瘤免疫治療的目的是采用一系列策略來啟動和優化先天或獲得性免疫系統的三個關鍵程序：監控、識別和攻擊腫瘤[3]。

CD8+T細胞是抗腫瘤反應中極具破壞性的免疫效應細胞群，初始CD8+T細胞在被負載腫瘤抗原的抗原提呈細胞激活后形成CD8+細胞毒性T細胞，循環到腫瘤部位誘導免疫清除反應[3]。CD8+T細胞對腫瘤細胞產生的細胞毒作用主要通過經典的穿孔素/顆粒酶釋放途徑和死亡受體途徑來實現。此外，誘導細胞焦亡和細胞毒性外泌體的釋放也被認為是可能的殺傷腫瘤細胞的新途徑[4]。目前，腫瘤治療領域的快速發展對臨床研究提出了更高的要求，根據不同患者制定個性化免疫治療策略，已成為研究人員未來需要攻克的重大課題之一。本文重點介紹了基于CD8+T細胞的腫瘤免疫治療策略，旨在為CD8+T細胞在臨床腫瘤治療提供參考依據。

1 基于CD8+ T細胞的腫瘤免疫治療策略

基于CD8+T細胞的腫瘤免疫治療手段的不斷涌現標志著CD8+T細胞在抗腫瘤治療中取得進展，其在臨床轉化中的價值和潛力備受關注[5]。CD8+T細胞在腫瘤免疫治療中的應用策略見圖1。

圖1 CD8+ T細胞在腫瘤免疫治療應用中的不同策略

1.1 免疫檢查點療法

免疫檢查點是可以調節免疫系統應答能力的一系列分子，為維持免疫系統的穩定提供了保障[6]。但一些腫瘤細胞可以利用這種機制，向表達免疫檢查點的免疫細胞傳遞抑制性信號，從而改變被清除的命運[7]。免疫檢查點阻斷療法利用免疫檢查點封閉劑緩解CD8+T細胞受到的抑制性壓力，恢復其對腫瘤細胞的敏感性和殺傷能力[3，8]。程序性死亡蛋白-1(programmed death 1，PD-1)、細胞毒性T淋巴細胞相關蛋白4(cytotoxic T-lymphocyte associated protein 4，CTLA4)、含免疫球蛋白及免疫受體酪氨酸抑制基序(immunoreceptor tyrosine-based inhibitory motif，ITIM)結構域的T細胞免疫受體(T cell immunoreceptor with Ig and ITIM domains，TIGIT)、淋巴細胞活化基因3(lymphocyte activation gene 3，LAG3)、T細胞免疫球蛋白和黏蛋白3(T cell immunoglobulin and mucin 3，TIM3)等免疫檢查點已被證明在免疫系統中發揮重要作用，靶向上述檢查點的單克隆抗體也不斷涌現[8]。伊匹單抗(抗CTLA-1抗體)是美國食品藥品監督管理局(FDA)批準的第一個用于腫瘤免疫治療的免疫檢查點阻斷劑藥物[9]。此后FDA分別于2015年和2016年批準了兩種PD-1單抗治療藥物納武單抗和阿替利珠單抗[3，9]，又在近期批準了LAG-3抗體和PD-1抗體的組合產品Opdualag的使用，這是LAG-3抗體藥物首次被FDA批準使用[10]。

然而，越來越多的研究表明，單獨應用免疫檢查點阻斷藥物僅對少數腫瘤患者有效，大多數患者未能達到期望的臨床治療效果甚至會產生不良反應[6，8]。因此，目前針對免疫檢查點療法，多關注預測性生物標志物(外周血淋巴細胞比例分析、腫瘤細胞受體蛋白表達、腫瘤細胞的基因組分析等)的研究[8，11]。Hugo等[12]研究顯示，乳腺癌易感基因2與PD-1單抗的治療效果有關。由此可見，預測性生物學信號的早期檢測，可以提高臨床腫瘤藥物應用選擇中“對癥下對藥”的比率。此外，開展藥理學研究，協同使用不同免疫檢查點抑制劑或其他不同治療機制的藥物或療法，可以獲得“1+1≥2”的治療效果[13]。2019年美國癌癥研究協會的年會報道[14]，使用抗CD40單抗APX005M、DNA合成抑制劑吉西他濱、白蛋白結合型紫杉醇聯合抗PD-1單抗納武單抗進行了4種藥物的聯合用藥，對胰腺癌患者開展Ⅰ期臨床試驗，取得了積極效果。因此，可通過有效的臨床設計和臨床數據分析確定針對不同疾病的最佳聯合用藥方案。此外，針對個體腫瘤衍生的個性化新抗原疫苗也是一個有效策略。

1.2 新抗原和疫苗

以往對腫瘤疫苗抗原靶標選擇的關注主要集中在腫瘤特異性抗原(如NY-ESO-1、5T4和CEA)和腫瘤相關抗原(如HER2、Ras、p53、muc-1和MART-1)[15-17]。通常來說，宿主細胞變異產生腫瘤細胞的一些標志蛋白很難與正常宿主細胞區分，而腫瘤細胞上的新抗原源自腫瘤細胞的二次突變，與正常細胞的表達存在較大區別，致使機體免疫系統對腫瘤新抗原具有較強的免疫識別能力[17]。因此，新抗原特異性腫瘤疫苗是誘導宿主產生強烈且穩定的免疫反應的優選策略，是免疫療法取得成功的重要輔助手段[18]。隨著生物信息學技術方法的涌現以及預測性抗原篩選鑒定技術的優化，新抗原疫苗的研究進展迅速[19]。

Keskin等[20]為膠質母細胞瘤患者設計了新抗原個性化腫瘤疫苗，成功促進CD8+T細胞的抗腫瘤反應。Ali等[21]提出了一種從T細胞激活切入的研究方案，其在體外設計了表達新抗原表位mRNA的樹突狀細胞疫苗，接種到健康供體，成功激活了相應新抗原反應性CD8+T細胞用于腫瘤的治療。胰腺癌是一種免疫原性低和T細胞浸潤水平低的腫瘤，Kinkead等[22]使用新抗原疫苗PancVAX(誘導CD8+T細胞在腫瘤部位聚集)聯合抗PD-1單抗(抑制免疫耐受信號)和激動劑抗體OX40(誘導T細胞記憶)三聯療法治療胰腺癌荷瘤小鼠，發現腫瘤消退增加，小鼠存活率提高。綜上，迫切需要更好地了解腫瘤性質，并闡明其免疫抵抗和逃逸機制，以幫助研究人員開發更有效的個性化治療策略。

1.3 細胞免疫療法

過繼性細胞療法(adoptive cell therapy，ACT)是當下腫瘤治療中極具發展前景的領域，該療法通過動員個體外周血中的CD8+T細胞，在體外進行轉化和擴增，獲得對腫瘤細胞的特異性識別能力后回輸給患者，特異性殺死腫瘤細胞[23]。最初，ACT使用的治療細胞來源于患者自身的腫瘤浸潤淋巴細胞(tumor infiltrating lymphocytes，TILs)，但受限于TILs的數量少，從根本上增強殺傷效應較為困難[24]。

基因修飾是ACT中比較常用的CD8+T細胞轉化方法，通過修改T細胞識別腫瘤特異性靶標的基因，可以解決一些由于腫瘤免疫逃逸引起的TILs低豐度的問題。其中，T細胞受體基因修飾T細胞(T cell receptor engineered T cells，TCR-T)療法和嵌合抗原受體T細胞(chimeric antigen receptor T cells，CAR-T)療法是最新和最具潛力的免疫治療策略[25]。CAR-T細胞是通過基因編輯技術將目的CAR表達在CD8+T細胞上[26]，而TCR-T細胞通過基因工程將T細胞受體表達在CD8+T細胞膜[27]。迄今為止，CAR-T和TCR-T細胞介導的免疫療法已在免疫系統和血液腫瘤中顯示良好療效。最近，我國自主研發了靶向B細胞成熟抗原的CAR-T細胞，成為首個被美國FDA批準的中國本土CAR-T治療產品[5，28]。然而，CAR-T和TCR-T細胞療法在實體瘤中的應用仍面臨一些挑戰，存在腫瘤微環境抑制、T細胞衰竭、腫瘤抗原多樣性引起的“脫靶”效應及ACT衍生的毒性等問題[25，29]。

就實體瘤而言，單一靶點的CAR-T細胞和TCR-T細胞療法的療效有限，而雙靶點甚至多靶點療法可以提高免疫細胞對腫瘤細胞的靶向覆蓋率，大幅度降低“脫靶”效應[30]。將抑制性CAR分子添加到TCR-T細胞中，該抑制性CAR分子靶向正常組織特異性抗原同時融合PD-1或CTLA-4的抑制性結構域，CAR接觸到正常細胞驅動的抑制性反應避免了對正常細胞的毒性“誤傷”，賦予了CD8+T細胞區分敵我的能力，從而減少“脫靶”效應[27]。實體瘤的高度抑制性微環境和抗原多樣性導致鑒定CAR-T靶點困難重重[30-31]。Corina等[32]選擇不分裂或不形成抑制性微環境的衰老細胞作為CAR-T細胞靶點，利用CAR-T細胞靶向衰老細胞表面的尿激酶型纖溶酶原激活物受體來治療肺腺癌模型小鼠，延長了小鼠的生存時間。將表達腫瘤抗原的溶瘤病毒疫苗引入ACT可以放大CAR-T細胞與腫瘤之間的相互作用，迅速消除腫瘤，然而，溶瘤病毒誘導的腫瘤炎癥環境的成分復雜，需要綜合考慮后進行運用[33]。

1.4 納米醫學療法

使用納米顆粒遞送藥物的方法具有直接靶向需要免疫反應部位的特點，增強了局部腫瘤免疫反應的啟動速度，由此引起的免疫反應更加迅速可靠，對患者機體的毒性也更小[34]。根據精準治療的目標和CD8+T細胞的激活情況，可以將納米療法概括為以下三類。

1.4.1 靶向腫瘤細胞，誘發免疫原性細胞死亡，激活CD8+T細胞 在奧沙利鉑的光敏劑包被的納米聚合物聯合PD-L1抗體治療結腸癌動物模型的研究中[35]，腫瘤細胞通過高通透性和滯留效應吞噬納米顆粒，發生細胞凋亡，腫瘤細胞內部的鈣網蛋白表露，提高了腫瘤的免疫原性，促使CD8+T細胞聚集產生免疫反應，提示用納米療法針對腫瘤抗原的暴露，提高腫瘤免疫原性，能夠提高CD8+T細胞的抗腫瘤水平。

1.4.2 靶向免疫微環境，促進CD8+T細胞增殖和浸潤 新抗原納米疫苗偶聯Toll樣受體7激動劑和Toll樣受體8激動劑可以誘導樹突細胞成熟，延長樹突細胞抗原呈遞的持續時間，提高腫瘤附近CD8+T細胞的響應程度[36]。研究表明[37]，使用超順磁性氧化鐵納米顆粒遞送松弛素至腫瘤細胞外基質會顯著降低胰腺癌模型中纖維化的產生。Wu等[38]利用髓源性抑制性細胞(myeloid-derived suppressor cells，MDSCs)與新設計的磁性氧化鐵納米顆粒之間的相互作用，證明將納米顆粒摻入MDSCs中，能夠影響MDSCs的功能并操縱MDSCs復極化為M1炎癥表型，從而產生大量TNF-α和一氧化氮合成酶，部分緩解了腫瘤微環境中CD8+T細胞受到的抑制作用。

1.4.3 靶向外周免疫系統再激活和擴增CD8+T細胞 包裹編碼CAR和TCR的mRNA包裹的PbAE/PGA-anti-CD8納米顆粒能夠選擇性地結合循環血液中的CD8+T細胞并被內化，隨著CD8+T細胞中mRNA的釋放，T細胞被重編程以瞬時表達腫瘤特異性CAR和TCR，從而在原位誘導類似于傳統的過繼轉移T細胞的抗腫瘤反應[39]，極大縮減了基因編輯CD8+T細胞繁瑣的工序，顯示出納米顆粒原位編程平臺高效應用的潛能。

三級淋巴結構(tertiary lymphoid structure，TLS)類似于二級淋巴器官，主要由T、B淋巴細胞等免疫細胞組成，普遍存在于慢性炎癥和腫瘤。TLS以體液免疫的方式分泌抗體或將抗原呈遞給T細胞，與CD8+T細胞協同殺傷腫瘤[40]。靶向TLS促進TLS中T和B細胞的功能成熟并改善不良反應是納米醫學研究的一個新方向。

2 CD8+ T細胞衍生的外泌體的腫瘤免疫治療進展

外泌體屬于小細胞外囊泡(直徑30～150 nm)，是在分泌性囊泡概念提出的基礎上，按照大小對囊泡進行更精細分類后，歸類出的一個研究最為廣泛的分泌性小細胞外囊泡亞群[41]。外泌體能夠被多種類型細胞分泌，在體液中以全身循環的形式，與近處或遠處內化外泌體的細胞進行信息交互。研究發現CD8+T細胞來源的外泌體可能是CD8+T細胞殺傷腫瘤細胞的一種潛在機制[42](圖2)。然而，免疫細胞衍生的外泌體，其功能很大程度上受到其親代細胞的免疫狀態的影響，迄今為止，對于CD8+T細胞衍生的外泌體，在腫瘤背景下的細胞毒性效應能力還不明確，尚存在爭議。

圖2 CD8+ T細胞殺傷腫瘤細胞的潛在機制

研究顯示[43]，活化的CD8+T細胞可以通過外泌體，破壞間充質腫瘤基質細胞，抑制腫瘤細胞侵襲和轉移能力。CAR-T細胞衍生的外泌體中含有CAR分子、顆粒酶B和穿孔素，能誘導腫瘤細胞的細胞死亡并減緩體內腫瘤生長，在體內外都發揮較好的抗腫瘤效果，且未伴隨明顯的不良反應[42]。由IL-12刺激的CD8+T細胞衍生的外泌體，其顆粒酶濃度大大增加，同時具有補償刺激周圍幼稚CD8+T細胞活化的能力[44]。但也有不同的觀點指出，CD8+T細胞衍生的外泌體對腫瘤的生長是有利的。早期研究認為CD8+T細胞衍生外泌體會增加腫瘤細胞基質金屬蛋白酶9的表達，從而促進腫瘤進展[45]。此外，CD8+T細胞來源外泌體通過抑制樹突細胞介導的CD8+T細胞增殖，降低了抗腫瘤反應的效果[46]。

總之，對于CD8+T細胞來源的外泌體，目前研究還處于摸索階段，亟待更多的研究數據對其系統化的分類定性，以確定CD8+T細胞來源的外泌體在腫瘤中的具體效應以及是否會在未來的臨床診斷和治療中發揮獨特的作用。

3 展望

基于CD8+T細胞的腫瘤免疫療法在臨床實踐中的實效，特別是不同學科間的交叉互動，使得結構生物學、基因組學、納米醫學及生物信息學中的新型技術不斷補充添加到CD8+T細胞的研究中，極大推動了CD8+T細胞腫瘤免疫治療前進的步伐。但從現實情況來看，腫瘤免疫逃逸、不同療法的毒副作用、CD8+T細胞外泌體抗腫瘤效果的不確定性等科學技術層面的阻礙亟待解決，同時細胞免疫治療價格昂貴所帶來的個體經濟層面的壓力仍然存在，基于這些問題，建立一個安全、經濟和有效的CD8+T細胞及其外泌體的腫瘤免疫治療平臺是未來臨床研究人員仍需不斷奮斗的目標。