撰文 | 唐小糖
責編 | 酶美
腫瘤免疫治療（如免疫檢查點阻斷ICB、提取淋巴細胞處理後回輸的過繼性T細胞治療ACT和嵌合抗原受體CAR治療）都依賴於強效的抗腫瘤T細胞對癌細胞的特異性殺傷【1】。使用腫瘤浸潤淋巴細胞（TILs）的過繼T細胞治療（tumor infiltrating lymphocyte adoptive T-cell transfer，TIL-ACT）和ICB的研究表明，抗腫瘤反應是透過T細胞識別人類白細胞抗原（HLA）分子上呈現的突變新生抗原來靶向癌細胞【2-3】。在多個II期臨床試驗中，TIL-ACT已被證明能夠介導某些轉移性黑色素瘤患者以及傳統上被認為是弱免疫原性的上皮癌患者體內的完全持久反應【3-4】。
影響免疫治療的腫瘤內在因素，主要包括腫瘤突變、新生抗原、HLA型別和表達、DNA損傷修復能力和程式性死亡配體-1（PD-L1）蛋白的表達【1】。最近的研究發現ICB反應也與T細胞內在因素（TCF7、CD39和TIM3的表達）有關【5】，但關於腫瘤反應性的TIL亞群是否直接負責免疫治療（包括TIL-ACT）目前還不清楚。雖然T細胞分化對ACT的影響已經在小鼠中有所研究，但是否與人類癌症反應相關的腫瘤反應性TIL相適應還不清楚。
近日，美國國立衛生研究院國家癌症研究癌症研究中心Steven Rosenberg和Paul Robbins團隊合作，在Science上發表了題為“Stem-like CD8 T cells mediate response of adoptive cell immunotherapy against human cancer”的研究論文，描述了兩種不同的亞群：介導ACT反應的TIL亞群和抗腫瘤反應性的TIL亞群。
研究者比較了對TIL-ACT治療有完全反應的患者（CRs，n=24）和無反應的患者（NRs，n=30）的TILs的表型差異，這些TILs來自於同一組患者，這些患者為IV期轉移性黑色素瘤，並接受了未根據腫瘤反應性選擇的自體體外擴增TILs治療。透過質譜細胞儀對來自7個CRs和9個NRs的480萬個TILs進行單細胞分析，發現了34個細胞表面標誌物的表達具有異質性，其中CD44、CD27、CD28高表達、CD39、CD69、TIM3低表達的CD8+ T細胞在CR中比NR中丰度高4倍。基於臨床結果的機器學習表明CD69和CD39最具有臨床相關特徵。透過多引數流式細胞術對一組獨立的38個TILs（CRs n = 17，NRs n = 21）進行評估，發現CD8+CD39-CD69- TIL亞群在CR 中比NR中比例高2.5倍，細胞數高4倍，證實了該亞群與ACT反應之間的相關性。雖然CD8+CD39+CD69+（DP）不顯著影響黑色素瘤特異性生存率和無進展生存率，但較多的CD8+CD39-CD69-（DN）細胞可以顯著提高無進展生存率。進一步分析DP TIL和DN TIL亞群的表型，發現DP TIL高表達效應因子和耗竭相關轉錄因子TOX，而DN TIL低表達PD-1、TIM3，高表達CD62L、CD27、SLAMF6、TCF7。雖然DN TIL轉錄譜與外周血幹細胞記憶相似，但缺乏相關的常規CD95和CCR7的表達。體外刺激實驗發現DN TILs可以進行自我更新，並分化出SP和DP亞群，DP TILs則一直保持DP狀態。此外，ATAC-seq發現DN TILs開放染色質區富集了KLF4、TCF7、LEF7等結合位點，DP TILs則富集了FOSL1、FOS、JUNB、JUND等結合位點。並透過分析此前黑色素瘤ICB反應治療前和治療後的研究，得到了相同的結論，即ACT/ICB反應相關的DN TILs具有祖先記憶幹細胞特徵，而DP TILs則處於終末分化狀態。接下來研究人員利用串聯迷你基因新生抗原篩選平臺，從輸注的的TILs定義了26個HLA I類限制性新生抗原，透過HLA-新生抗原四聚體+TILs可以檢測到由CD39和CD69表達定義的 TIL亞群，主要存在於CD39+CD69+終末分化狀態，與此前的研究新生抗原特異性的T細胞CD39富集情況一致。但按ACT的反應狀態分析，CR輸注的新生抗原特異性的TILs DN細胞比例較高。該結果表明在CRs中，有一個腫瘤新生抗原反應性TILs亞群以CD39-幹細胞樣狀態存在，腫瘤反應性新生抗原特異性TILs在分化亞群中的富集也不一定對應於它們在幹細胞樣狀態下的比例。為了確定新生抗原反應性TCRs和相關特徵，研究人員對一個CR和一個NR的輸注TILs進行了聯合scRNA和scTCR測序，發現CR患者的免疫主導的SRPX突變特異性新生抗原特異性TCR（NeoTCRs）（SRPXmut）在DN中富集，而其他NeoTCRs在DN和DP群中的頻率則具有可變性。對SRPXmut NeoTCR+單細胞的進一步分析發現，這些克隆型中的10箇中有9個（所有NeoTCR克隆型中的20箇中有15個）表現出陽性表型適應性。TCR測序結果也顯示大多數NeoTCR克隆型（20箇中的18個）持續時間長達75個月，這與TIL從祖幹細胞樣狀態擴增的觀點一致。而NR的測序結果顯示NeoTCR+細胞主要富集在終末分化的細胞亞群，且兩種輸注的NeoTCR克隆型在治療後的外周血中迅速下降，沒有永續性。該結果表明，治療反應可能和TCR永續性有關。最後，研究人員分別在體外和體內測試了CD39-CD69-腫瘤反應性的TIL治療是否能很好的控制腫瘤，腫瘤反應性幹細胞樣DN亞群的體外擴增速度比DP亞群高1000倍，且保留了特異性。此外，與DP T細胞相比，體內DN T細胞的治療也以劑量依賴的方式使移植黑色素瘤的小鼠腫瘤顯著消退，也大大提高了小鼠生存率。總的來說，本研究發現了一種與癌症完全消退和TIL持續存在相關的記憶祖細胞（CD39-CD69-）幹細胞樣狀態和一種與TIL持續存在性負相關的終末分化狀態（CD39+CD69+）。且ACT反應性細胞也保留了幹細胞樣新生抗原特異性TIL的細胞池。重要的是，腫瘤反應性幹細胞樣TILs能夠在體內進行自我更新、擴增，具有永續性和良好的抗腫瘤反應。
原文連結https://science.sciencemag.org/content/370/6522/1328
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參考文獻
1. A. Snyder et al., N. Engl. J. Med. 371,2189–2199 (2014).
2. M. R. Parkhurst et al., Cancer Discov. 9,1022–1035 (2019).
3. E. Tran, P. F. Robbins, S. A. Rosenberg, Nat.Immunol. 18, 255–262 (2017).
4. E. Tran et al., Science 344, 641–645 (2014).
5. M. Sade-Feldman et al., Cell 176, 404 (2019).