少量的 CD4+ T 细胞可控制免疫逃逸型肿瘤

过继细胞移植 (ACT) 疗法使用来自患者的肿瘤靶向淋巴细胞，通过体外扩增以扩大抗肿瘤 T 细胞群体的数量，在输入患者体内后就可以有效帮助患者对抗肿瘤。目前，TIL、CAR-T 等 T 细胞免疫疗法的临床研究，均已表现出令人印象深刻的效果。 近年来，针对免疫调节受体 CTLA4 和 PD1 的单克隆抗体的免疫检查点阻断 (ICB) 的成功，导致了 T 细胞定向免疫治疗的巨大临床突破。ICB 的功效主要归因于 CD8+ T 细胞的再激活，CD8+ T 细胞特异性识别肿瘤抗原，以主要组织相容性复合体 I 类 (MHC-I) 分子递呈的多肽表位。干扰素 (IFN) 可以上调宿主细胞 MHC 的表达。当 TCR 识别抗原后，CD8+ T 细胞会释放穿孔素、颗粒酶和 IFNγ，引发靶细胞的死亡。尽管临床疗效已经得到广泛验证，但 ICB 在MHC 缺陷和 IFN 无反应的肿瘤中则会受到巨大限制，这些癌细胞可以逃逸 CD8+ T 细胞的识别和破坏。 有新的证据表明，CD4+ T 细胞也可以促进抗肿瘤免疫，独立于作为 CD8+ T 细胞的辅助和调节作用。CD4+ T 细胞的一个亚群可以对表达 MHC-II 的肿瘤细胞产生细胞溶解效应功能。此外，CD4+ T 细胞已被证明能够通过动员髓系细胞来清除不表达 MHC-II 的肿瘤细胞，髓系细胞专门加工并通过 MHC-II 分子上递呈抗原多肽。然而，CD4+ T 细胞的这种间接效应的治疗潜力仍有待研究。此外，CD4+ T 细胞在肿瘤组织内的时空动态和作用机制也尚未得到充分解析。

近日，Kruse 等人在《自然》杂志上发表了题为“CD4+ T cell-induced inflammatory cell death controls immune-evasive tumours”的研究论文。该研究揭示了 CD4+ T 细胞参与抗肿瘤免疫的一种新机制，作者发现少量的 CD4+ T 细胞可以根除逃逸 CD8+ T 细胞的 MHC 缺陷、IFNγ-无反应的肿瘤。研究结果表明，这群 CD4+ T 细胞聚集在肿瘤侵袭性边缘，这中分布模式与固有免疫刺激相一致。在肿瘤侵袭边缘，CD4+ T 细胞被 MHC-II+CD11c+ 抗原递呈细胞激活，重新编程肿瘤相关的髓系细胞网络，并通过 IFNγ、TNFα 和 iNOS 支持炎性细胞死亡。

首先，研究人员评估了黑色素瘤皮肤转移的样本和数据，发现 MHC-1 的下调是相对常见的，并且与 CD8+ T 细胞的缺乏和对免疫检查点封锁的不良反应有关。同时，MHC-II 几乎总是局限于侵袭边缘的基质和抗原呈递免疫细胞，并且也与浸润的 CD8+ T 细胞有关。

为了直接研究 CD4+ 和 CD8+ T 细胞在肿瘤中的行为，研究人员荧光标记了靶向 CD4+ T 细胞的 TRP-1 和靶向 CD8+ T 细胞的 Pmel -1。然后将这些细胞用于 B16 黑色素瘤小鼠 (内源性表达两个目标表位) 的过继细胞转移，并结合预处理化疗，编码 Pmel/gp100-TRP-1 融合蛋白的腺病毒疫苗，以及 polyI:C 和 CpG 的佐剂注射。与 CD8+ T 细胞相比，CD4+ T 细胞的增殖效率要低得多，但同样能够根除已形成的肿瘤。预处理化疗和固有免疫刺激剂对抗肿瘤疗效至关重要，有助于转移和内源性 CD4+ T 细胞向 TH1 表型分化，并防止 Treg 积累。ACT 和先天免疫刺激各自单独增加髓系免疫浸润 (主要由单核细胞和巨噬细胞组成)，两者联合对单核细胞积累的影响更强。

由于大多数人类黑色素瘤细胞不表达 MHC-II，研究人员接下来研究了 TRP-1 靶向 CD4+ T 细胞是否可以控制 Ciita-KO (MHC-II 缺陷) HCmel12 肿瘤。在体外，TRP-1 靶向的 CD4+ T 细胞可以直接以抗原特异性的方式响应表达 MHC-II 的 HCmel12 细胞，但更有效地间接被 HCmel12 细胞裂解物脉冲的 MHC-II+ 树突状细胞激活。在体内，只要 TRP-1 表达，靶向 TRP-1 的 CD4+ T 细胞就能根除 MHC-II 缺陷肿瘤。虽然在异质性 TRP-1 表达的 MHC-II 缺陷肿瘤中观察到一些旁观者死亡，但 Trp1-KO 细胞的生长不能完全控制。

鉴于 HCmel12 细胞在暴露于 IFN 时仅表达 MHC-I 和 MHC-II ，研究人员制备了 Jak1-KO HCmel12 细胞，破坏 IFN 信号通路和 MHC 表达，并分离研究 CD4+ T 细胞的影响。当 NK 细胞被清除并且没有 CD8+ T 细胞活性时，过继性转移 TRP-1 靶向 CD4+ T 细胞单独转输即可根除已建立的肿瘤。在这个 IFN 无应答、MHC 缺陷的模型中，TRP-1 靶向的 CD4+ T 细胞和 Pmel-1 CD8+ T 细胞都显著增加了肿瘤中骨髓细胞的数量，尽管与对照肿瘤相比，Jak1-KO 中免疫细胞浸润的增加并不那么明显。在以 OVA 为 OT-I 和 OT-II 细胞靶抗原的模型中，作者也观察到类似的结果。

接下来，Kruse 等人提出 CD4+ 效应 T 细胞在肿瘤组织中可能被 MHC-II+ 抗原提呈细胞激活，而 CD8+ T 细胞则需要被肿瘤细胞上的 MHC-I 限制性抗原激活。这种效果通过无色素 Tyr-KO 肿瘤的肿瘤成像得到证实。在对照 TIR-KO 肿瘤中，浸润边缘 CD4+ T 细胞数量较少，而浸润边缘和肿瘤中心均有大量 CD8+ T 细胞浸润。在 MHC 缺陷肿瘤中，在浸润边缘再次发现低数量的 CD4+ T 细胞和高数量的 CD8+ T 细胞，但 CD8+ T 细胞保持高度运动，没有在肿瘤中心积聚。使用基于 OVA 的肿瘤免疫模型，研究团队也观察到类似的结果。

在带有抗原提呈细胞标记的小鼠中，使用荧光标记的 TIR-KO HCmel12 肿瘤细胞，研究人员能够可视化标记的 CD4+ T 细胞停止并优先与肿瘤浸润边缘内标记的 MHC-II+ 抗原提呈细胞结合。位于 CD4+ T 细胞附近的抗原呈递免疫细胞专门上调 MHC-II 的表达，这与 CD4+ T 细胞被局部激活并分泌 IFN-γ 的观点一致。这些作用在 Trp1-KO 肿瘤中没有观察到，表明它们以抗原识别依赖的方式发生。

为了更好地理解如此少的 CD4+ T 细胞是如何如此强烈地控制肿瘤生长的，研究人员评估了未经治疗的小鼠和接受 CD4 ACT 治疗的小鼠的 CD11b+Ly6G- 肿瘤浸润性单核吞噬细胞。这揭示了治疗后 IFN 应答基因的强烈激活，以及未成熟单核细胞的涌入，这些单核细胞转向更多 IFN 激活的单核细胞/巨噬细胞状态，包括 MHC-II 抗原呈递、iNOS 表达和肿瘤杀伤状态。此外，CD4+ T 细胞表现出与先天免疫刺激因子的协同作用——这一作用被发现是由于 CD4+ T 细胞产生 IFNγ，这有助于增强 iNOS 表达和杀伤肿瘤的单核细胞效应。

研究人员调查了TME中哪些因素导致肿瘤细胞死亡，发现 iNOS 对 Jak1-KO  (IFN 无应答，MHC 缺陷) HCmel12 肿瘤的抗肿瘤疗效至关重要，但对 Ciita-KO (IFN 应答，MHC-II 缺陷) 肿瘤则没有作用。CCR2+ 单核细胞在这种抗肿瘤作用中也比中性粒细胞更重要，表明表达 iNOS 的单核细胞和巨噬细胞发挥了重要作用。研究人员研究了最近描述的由 IFNγ、TNF 和 NO 协同作用驱动的炎症细胞死亡模式，发现一氧化氮供体 SNAP 在体外有效地诱导 Ciita-KO (IFN 响应) 和 Jak1-KO (IFN 不响应) HCmel12 细胞死亡。同时，IFNγ 和 TNF 联合仅对  Ciita-KO (IFN-responsive) HCmel12 细胞有效。在人类细胞中观察到类似的结果，支持了在 IFN 反应性黑色素瘤中，IFNγ 使细胞对 TNF 诱导的细胞死亡敏感的假设，而在 IFN 不反应性黑色素瘤中，骨髓细胞来源的一氧化氮有助于有效的炎症细胞死亡。

总的来说，这些发现表明，在预处理和先天免疫刺激的支持下，相对少量的 CD4+ T 细胞可以根除 MHC 缺陷、IFNγ- 无反应的肿瘤，否则这些肿瘤会逃避 CD8+ T 细胞的检测。这种效应是基于肿瘤浸润边缘抗原提呈细胞激活 CD4+ T 细胞，随后产生 IFNγ，这有助于单核/巨噬细胞重编程和炎症细胞死亡。

参考文献：Kruse, B., Buzzai, A.C., Shridhar, N. et al. CD4+ T cell-induced inflammatory cell death controls immune-evasive tumours. Nature 618, 1033–1040 (2023). https://doi.org/10.1038/s41586-023-06199-x

来源：BioMedAdv 2023-07-03

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