腫瘤治療過程中T細胞衰竭的分子機理

　　細胞殺傷T細胞通常可以識別癌細胞或被病原體感染的細胞，正因如此，我們才能夠活到成年。但是，整日召喚過度活躍的免疫細胞到腫瘤細胞或是感染部位，就會導致細胞衰竭疲憊，以至于它們無法再被分配到“入侵者”身邊。

　　幸運的是，癌癥專家們已經在研發有效的免疫治療手段，來對抗免疫細胞衰竭，使免疫細胞重新激發活性消滅病人腫瘤。

　　最近發表于PNAS雜志上的一篇文章率先報道了，衰竭型T細胞的DNA結構與普通T細胞不同。研究人員還更新、編制了一份參與衰竭過程的DNA結合蛋白的候選名單。該研究推進了下一代免疫療法的研究進程。

　　La Jolla 過敏與免疫研究所（LJI）信號和基因表達學院的教授，本文的作者之一，Patrick Hogan博士說，免疫療法在很多病人身上確實療效顯著，但是在一些案例中，它的效力時間不夠持久。因此，作為奮戰在生物醫學研究大軍中的一員，為了真正的臨床療效，我們必須不斷地升級更新這些治療方法。我們研究團隊的著力點是“腫瘤細胞是如何使免疫細胞停工的”。

　　為了觀察T細胞在腫瘤環境中是如何“脫力”的，研究組準備了兩種工程T細胞系：一個實驗組（衰竭組），能夠識別腫瘤抗原，因此可以通過慢性暴露于腫瘤而失去功能性；一個對照組，不能識別任何腫瘤抗原，因此會一直保持活性。研究人員將兩種細胞分別注射到黑色素瘤模型小鼠體內。一開始，兩種細胞都顯示聚集在了腫瘤組織附近，但是時間一長，衰竭組因腫瘤抗原的過度刺激逐漸展現出衰竭跡象。

　　用于標記衰竭程度的一個分子標記是PD-1，這是一個以“阻斷T細胞殺傷能力”聞名的“壞角色”。相比之下，對照組T細胞的衰竭標記水平一直較低。于是，接下來研究人員就去調查了衰竭組基因水平的變化，哪些基因啟動了以及是如何被啟動的。

　　研究人員采用了兩種單細胞測序方法，RNA測序 和 ATAC測序。RNA測序用來鑒定基因的開啟，ATCA測序用來監控DNA結構中那些區域的螺旋比較松散。這些未壓縮的DNA區域代表著DNA正在表達或正在結合激活它們的結合因子。

　　衰竭型T細胞的ATCA測序結果指示了2000個新增可疑區域，與對照組T細胞比較結果將它們的范圍縮小到了450個。用生物信息手段分析這些區域的DNA序列來調查可能的被征召到這些區域細胞蛋白（潛在的基因表達激活因子）。

　　DNA序列分析結果指出了很多耳熟能詳的參與者們的結合位點，這些區域與我們之前繪制的經慢性感染導致衰竭的T細胞中的NFAT（一種DNA結合蛋白）結合位點有重合。 Hogan說，這可能暗示了導致腫瘤和慢性感染中細胞衰竭的一般通路。

　　分析結果還指向了另外一個嫌疑對象，Nr4a家族蛋白，但是之前沒有研究顯示過該蛋白與T細胞衰竭有關。進一步的分析結果強有力的顯示了Nr4a家族蛋白單槍匹馬地導致了細胞衰竭。這與依賴性的，還需要其他條件介導的NFAT完全不同。因此，一個比較明顯的結論就是：DNA結合因子（比如NFAT和Nr4a蛋白家族）參與了T細胞的機能障礙。

　　文章的第一作者，Hogan實驗室的博士后，Giuliana Mognol博士說，Nr4a實質性地、獨自參與T細胞衰竭是一個重要發現。盡管在免疫療法中PD-1抑制劑的成效顯著，但仍有50%的人對其沒有響應。確定可以靶向結合PD-1的新分子是對未來的免疫療法研究來講非常重要。

　　下一代免疫療法的目標可能是通過改變衰竭T細胞的基因組，可能是將已經衰竭的T細胞原本松散的DNA結構重新壓縮，不過，這究竟可不可行還有待研究。例如，本文也指出對黑色素瘤模型小鼠使用PD-1阻斷劑，雖然T細胞的功能得到了改善，但DNA的構象只有輕微的變化。

　　Hogan說，我們在實驗中的焦點實際在于細胞信號轉導的改變，而非細胞基因組結構的變化。現在，我們已經確定了一些變化，我們下一個任務是開發一些手段來扭轉它們。