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耗竭T细胞的差异

慢性感染和肿瘤是诱导耗竭T细胞的两大类疾病。

慢性病毒感染

在慢性病毒感染期间,病毒特异性CD8+T细胞逐渐进入“耗竭”状态,即由低浓度慢性抗原刺激驱动的功能性低反应状态。

耗竭的T细胞缺乏完整的效应功能,与许多抑制受体的表达同时发生,包括PD1、LAG3、TIGIT、CD38、CD39、CD160、2B4、TIM3和CTLA4

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急慢性感染CD8+T细胞标志物表达差异(Immunity 27, 670–684)

病毒特异性T细胞最初在感染早期获得效应功能。

存在持续性病毒抗原和炎症/感染的情况下,T细胞逐渐耗竭,以分层方式失去效应功能(首先失去增殖能力和IL-2产生,其次是TNFα丢失,最终失去IFNγ产生)。然而,耗尽的T细胞并非完全无反应并保留了一些效应功能,从而使宿主能够在不损害免疫病理学的情况下控制病原体。耗尽的T细胞可导致致命性感染。

而相反,在慢性病毒感染期间耗尽的T细胞恢复活力可导致致命的免疫病理学。因此,T细胞耗竭是一种“有效”低反应状态而不是完全功能障碍或无反应状态,维持宿主 - 病原体僵局。

异质性

慢性感染期间耗竭T细胞是异质性群体。

病毒特异性耗竭的T细胞至少由两个亚群组成:一个TBEThiPD1int祖细胞,其增殖并产生EOMEShiPD1hi终末分化的后代。EOMEShiPD1hiT细胞不会复制并显示抑制受体的高表达。

祖细胞池的最终消耗和终末分化的EOMEShiPD1hi T细胞的积累,被认为会导致感染免疫控制的丧失。

导致慢性感染期间的T细胞异质性,TCF1是关键的转录因子。病毒特异性TCF1+(PD1+CXCR5+TIM3)CD8 T细胞具有记忆/干细胞样表型,自我更新并产生终末分化的TCF1low/阴性(PD1+CXCR5TIM3+)T细胞。

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Ozga et al., 2022, Immunity 55, 82–97

这两个群体存在于空间不同的区室中:虽然TCF1+记忆/干细胞样祖细胞群主要存在于次级淋巴组织中,特别是在T细胞区(白髓),但终末分化、耗尽的TCF1low/-T细胞群主要存在于外周组织和脾脏(红髓)中,这是感染细胞和/或抗原的主要部位和储存库。因此,TCF1+祖细胞群的形成和维持似乎仅限于抗原/病原体负荷低和病毒复制的部位。

TCF1+(和/或TBEThiPD1int)耗竭祖T细胞响应PD1/PDL1检查点阻断而增殖,这表明记忆/干细胞样祖细胞群是慢性感染期间免疫治疗干预的主要靶标。

癌症

对已建立的小鼠肿瘤模型和人类肿瘤研究表明,肿瘤浸润性CD8 +T细胞(TIL)效应细胞因子和/或细胞毒性分子的产生中受损,表达高水平的抑制受体,并改变TCR信号通路和转录因子编程(包括NFAT,TOX、TCF1、IRF4、BLIMP1)。

肿瘤发生慢性感染中的T细胞分化不同:肿瘤特异性/新抗原特异性T细胞通常不会像慢性感染期间病毒特异性T细胞,通过早期效应期分化阶段; 在发展中的肿瘤中,肿瘤抗原不会在“急性”呈现。相反,肿瘤反应性T细胞在引流淋巴结或肿瘤中未充分启动和/或激活,并进入“无能”样低反应状态,由于肿瘤进行性生长和肿瘤抗原的持续存在,该状态进展为疲惫样状态。

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Immunity 45, 389–401

如之前文章所述,PD-1抑制的首要靶点是APCs(尤其是DC)上的共刺激分子CD28,导致T细胞激活障碍。

在慢性感染中识别记忆/干细胞样祖细胞群,可通过检查点阻断抗体重编程,这引发了在肿瘤中寻找类似的祖细胞T细胞群。

人类肿瘤TIL群体进行表征,确实证明了TCF1+TIL的存在,具有干细胞样特征和细胞毒性潜力,肿瘤组织中TCF1+ CD8 T细胞的频率与免疫治疗反应相关。

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Immunity 2019

肿瘤小鼠模型中,在肿瘤发生过程中对naїve肿瘤特异性T细胞群进行分化后,恶性病变内的肿瘤特异性TIL最初是TCF1hi/int,但在肿瘤发生过程中,随着肿瘤抗原的持续暴露,逐渐失去TCF1表达,变成TCF1low/int,最终成为TCF1neg。TCF1的逐渐丧失与典型抑制受体的逐渐上调和无法进行功能挽救相吻合。

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Immunity 2019

 

病毒慢性感染,T细胞开始是有效应功能的,然后渐进式失去功能,再进入耗竭状态;

癌症患者,T细胞较早进入“无能”低应答状态,但也存在干细胞样的群体TCF1+TIL,二者有相同也有差异。

 

 

参考资料

 E. John Wherry, et al.Molecular Signature of CD8+ T Cell Exhaustion  during Chronic Viral Infection,Immunity 27, 670–684

Utzschneider et al., T CellFactor1-ExpressingMemory-likeCD8+TCells Sustain the Immune Response to Chronic Viral Infections2016, Immunity 45, 415–427

Schietinger et al., Tumor-Specific T Cell Dysfunction Is a Dynamic Antigen-Driven Differentiation Program Initiated Early during Tumorigenesis2016, Immunity 45, 389–401Siddiqui I et al.: Intratumoral Tcf1(+)PD-1(+)CD8(+) T cells with stem-like properties promote tumor control in response to vaccination and checkpoint blockade immunotherapy. Immunity 2019, 50:195–211.e10.Ozga et al.,  CXCL10 chemokine regulates heterogeneity of the  CD8+ Tcell response and viral set point during  chronic infection2022, Immunity 55, 82–97


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