近十年以來(lái)，得益于腫瘤免疫基礎(chǔ)研究的進(jìn)步，繼手術(shù)、放療和化療三大常規(guī)治療手段之后，腫瘤免疫治療已成為第四種腫瘤治療方案。

阻斷CTLA-4和PD-1/PD-L1信號(hào)傳導(dǎo)的免疫檢查點(diǎn)抑制劑（ICI）[1]，腫瘤浸潤(rùn)淋巴細(xì)胞（TIL）的過(guò)繼轉(zhuǎn)移[2]，以及嵌合抗原受體T細(xì)胞（CAR-T）療法[3]等腫瘤免疫治療方案的出現(xiàn)，讓常規(guī)治療手段無(wú)效的腫瘤患者看到了延長(zhǎng)生命，甚至是治愈的希望。

盡管腫瘤免疫療法已成功應(yīng)用于臨床，但仍存在諸多影響治療效果的因素[4]。比如，部分實(shí)體瘤組織中缺乏包括CD8⁺T細(xì)胞在內(nèi)的免疫細(xì)胞浸潤(rùn)，呈現(xiàn)不利于免疫治療的“冷腫瘤”微環(huán)境特征。腫瘤微環(huán)境也可能通過(guò)CTLA-4和PD-1/PD-L1信號(hào)傳導(dǎo)以外的機(jī)制，例如替代檢查點(diǎn)、免疫抑制細(xì)胞或細(xì)胞因子、腫瘤微環(huán)境中的代謝物等，抑制T細(xì)胞識(shí)別及殺傷腫瘤細(xì)胞。此外，獨(dú)立于其它免疫抑制因子的細(xì)胞內(nèi)在機(jī)制因素，也可能導(dǎo)致T細(xì)胞失去抗癌能力。

從腫瘤免疫基礎(chǔ)研究的角度，無(wú)論是腫瘤的發(fā)生發(fā)展，還是腫瘤免疫治療反應(yīng)性差，核心問(wèn)題都是體內(nèi)抗癌T細(xì)胞的失能和耗竭。在復(fù)雜的免疫抑制腫瘤微環(huán)境中，甄別出具有高效抗癌能力的T細(xì)胞，對(duì)于開發(fā)新的腫瘤免疫治療方案至關(guān)重要。

近日，由美國(guó)國(guó)家癌癥研究所姜鵬領(lǐng)銜的研究團(tuán)隊(duì)在《自然·醫(yī)學(xué)》發(fā)表重要研究結(jié)果[5]。

他們開發(fā)了一個(gè)計(jì)算模型：腫瘤韌性T細(xì)胞模型（Tres model）。這個(gè)模型可以通過(guò)分析T細(xì)胞單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)，鑒別在免疫抑制信號(hào)下仍然保持抗腫瘤能力的T細(xì)胞。

基于Tres模型，他們發(fā)現(xiàn)FIBP是Tres細(xì)胞的陰性標(biāo)志基因。敲除CD8⁺T細(xì)胞的FIBP基因，可顯著增強(qiáng)它的腫瘤細(xì)胞殺傷能力。這意味著，Tres模型鑒定的FIBP可作為預(yù)測(cè)免疫治療效應(yīng)的陰性標(biāo)志物以及潛在的藥物治療新靶點(diǎn)。

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姜鵬團(tuán)隊(duì)這個(gè)研究中提及的腫瘤韌性T細(xì)胞（Tumor-resillient T cells, Tres）是一個(gè)比較新的概念。2020年，有研究人員在腫瘤免疫治療的研究總結(jié)中，提出了韌性T細(xì)胞（resilient T cells, Trs細(xì)胞）這一概念[6]。

基于Trs細(xì)胞概念，姜鵬團(tuán)隊(duì)將Tres細(xì)胞定義為：一大類可以承受慢性腫瘤抗原刺激和腫瘤微環(huán)境抑制壓力，而不會(huì)耗竭的T細(xì)胞。而且Tres細(xì)胞在ICI治療后，能夠迅速增殖并具有完全的細(xì)胞毒性功能。因此，Tres是具有高效抗癌能力的一大類CD8⁺T細(xì)胞。

目前已發(fā)現(xiàn)的Tres細(xì)胞包含干細(xì)胞樣T細(xì)胞[7]和效應(yīng)樣T細(xì)胞[8]。在對(duì)ICI治療有反應(yīng)的人類和動(dòng)物模型體內(nèi)，均發(fā)現(xiàn)了效應(yīng)樣T細(xì)胞的存在[9-10]。在腫瘤免疫抑制微環(huán)境中，Tres細(xì)胞的韌性特征為：保有高度增殖活性和完全細(xì)胞毒性功能。

既然Tres細(xì)胞如此重要，那么該如何有效且可靠的識(shí)別Tres細(xì)胞呢？盡管腫瘤免疫治療研究中累計(jì)了大量T細(xì)胞單細(xì)胞測(cè)序數(shù)據(jù)，遺憾的是，目前仍然沒(méi)有基于分子特征的Tres細(xì)胞分析模型。

姜鵬團(tuán)隊(duì)開發(fā)的腫瘤韌性T細(xì)胞模型（Tres模型）就很好的解決了這個(gè)問(wèn)題。

基于CytoSig數(shù)據(jù)平臺(tái)，姜鵬團(tuán)隊(duì)首先篩選了免疫抑制信號(hào)分子。通過(guò)分析36個(gè)單細(xì)胞RNA測(cè)序數(shù)據(jù)集（跨越19種癌癥類型168個(gè)腫瘤），該團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子（TGF-β1）信號(hào)傳導(dǎo)活性與T細(xì)胞增殖活性之間呈現(xiàn)一致的負(fù)相關(guān)性。類似地，腫瘤壞死因子相關(guān)誘導(dǎo)凋亡配體（TRAIL）和前列腺素E2（PGE2）信號(hào)活動(dòng)與T細(xì)胞低增殖狀態(tài)有顯著相關(guān)性。進(jìn)一步，通過(guò)對(duì)51個(gè)細(xì)胞因子的逐個(gè)分析，排除了其他免疫抑制因子與T細(xì)胞增殖的關(guān)聯(lián)性，如IL-10，IL-4。

同時(shí)，細(xì)胞毒性評(píng)分（通過(guò)計(jì)算顆粒酶和穿孔素轉(zhuǎn)錄水平）與CytoSig分析的免疫抑制信號(hào)活性卻不存在顯著的負(fù)相關(guān)性。因此，在Tres模型中，姜鵬團(tuán)隊(duì)確定TGF-β1、TRAIL和PGE2，作為評(píng)估T細(xì)胞是否具有韌性特征（保有高度增殖能力）的3個(gè)免疫抑制信號(hào)分子。

接下來(lái)就是尋找Tres細(xì)胞的特征性基因。采用線性回歸中的交互作用t檢驗(yàn)，姜鵬團(tuán)隊(duì)分析了3個(gè)免疫抑制因子、T細(xì)胞增殖和特定的特征性基因之間的關(guān)系，而且他們還將交互變量t檢驗(yàn)值定義為每個(gè)特征性基因的Tres評(píng)分。

在TGF-β1、TRAIL或PGE2信號(hào)通路的免疫抑制壓力下，如一個(gè)基因的Tres評(píng)分為負(fù)數(shù)，表明高表達(dá)該基因的T細(xì)胞增殖能力非常弱。例如，在之前來(lái)自黑色素瘤的數(shù)據(jù)中，F(xiàn)IBP基因的Tres評(píng)分為-3.57。這個(gè)評(píng)分表明在TGF-β1、TRAIL或PGE2免疫抑制壓力下，高表達(dá)FIBP基因的T細(xì)胞只具有低的增殖能力。據(jù)此，姜鵬團(tuán)隊(duì)完成了基于Tres評(píng)分的特征性基因的評(píng)估工作。

a: 建立Tres模型的分析流程模式圖 b: 免疫抑制（TGF-β1）與T細(xì)胞增殖呈負(fù)相關(guān) c: Tres 分?jǐn)?shù)展示來(lái)自變量交互測(cè)試的結(jié)果 d: 隊(duì)列中 Tres 評(píng)分

隨后，姜鵬團(tuán)隊(duì)從生物和臨床兩方面驗(yàn)證了Tres模型的可靠性。

在生物學(xué)方面，Tres模型基于Tres評(píng)分預(yù)測(cè)的特征性基因，能夠囊括已報(bào)道的干細(xì)胞樣CD8⁺T細(xì)胞長(zhǎng)期存活的標(biāo)志基因。

在臨床方面，無(wú)論是來(lái)自預(yù)處理腫瘤（未接受免疫治療）或ICI應(yīng)答者與無(wú)應(yīng)答者的治療后腫瘤數(shù)據(jù)，Tres模型預(yù)測(cè)的結(jié)果都能準(zhǔn)確的匹配已知的臨床治療反應(yīng)。此外，與其它已發(fā)表的抗腫瘤T細(xì)胞標(biāo)志基因相比，Tres的總體關(guān)聯(lián)性也是最好的。

以上數(shù)據(jù)表明，基于對(duì)3個(gè)免疫抑制因子（TGF-β1、TRAIL和PGE2）與T細(xì)胞增殖活性的關(guān)聯(lián)性分析建立的Tres模型，是一種尋找抗癌T細(xì)胞的新方法。

同時(shí)，通過(guò)簡(jiǎn)單的相關(guān)系數(shù)分析，即如果腫瘤樣本中T細(xì)胞單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組與Tres細(xì)胞特征呈負(fù)相關(guān)，那么就能夠預(yù)測(cè)患者的臨床免疫治療效果不理想。這對(duì)于臨床醫(yī)生考量癌癥患者是否適合接受腫瘤免疫治療，具有十分重要的參考價(jià)值。

a: Tres 評(píng)分相關(guān)性預(yù)測(cè)T細(xì)胞在免疫療法中的功效 b: Tres對(duì)T細(xì)胞臨床療效的預(yù)測(cè)性能

受到Tres模型出色預(yù)測(cè)T細(xì)胞抗癌能力的鼓舞，姜鵬團(tuán)隊(duì)著手從Tres細(xì)胞特征基因中篩選新的調(diào)節(jié)因子和治療靶點(diǎn)。他們的篩選策略主要依據(jù)兩個(gè)方面的考慮：一是優(yōu)先考慮候選基因的表達(dá)水平始終與較差的T細(xì)胞抗腫瘤效應(yīng)和實(shí)體瘤中較差的免疫治療反應(yīng)相關(guān)；二是分析側(cè)重于T細(xì)胞有效性的陰性標(biāo)記，因?yàn)闊o(wú)論是通過(guò)化合物、抗體還是基因組編輯的治療方法，治療機(jī)理主要是抑制靶基因。

基于以上考慮，姜鵬團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)，在所有人類基因中，FIBP是排名第一位的T細(xì)胞抗癌有效性的陰性標(biāo)志基因。并且，FIBP的Tres分?jǐn)?shù)在所有單細(xì)胞數(shù)據(jù)集中始終為負(fù)。

姜鵬團(tuán)隊(duì)還分析了接受抗PD-1免疫治療的實(shí)體瘤患者的T細(xì)胞單細(xì)胞測(cè)序數(shù)據(jù)。他們發(fā)現(xiàn)與無(wú)應(yīng)答患者來(lái)源的T細(xì)胞相比，F(xiàn)IBP在抗PD-1治療有效患者T細(xì)胞中的轉(zhuǎn)錄水平顯著下降。同時(shí)，F(xiàn)IBP表達(dá)水平高的患者在過(guò)繼性TIL治療后，患者的總體生存時(shí)間更短。此外，高的FIBP表達(dá)水平與T細(xì)胞功能障礙呈現(xiàn)正相關(guān)性?；谝陨献C據(jù)，姜鵬團(tuán)隊(duì)認(rèn)為FIBP是一個(gè)新的T細(xì)胞抗腫瘤效應(yīng)的陰性標(biāo)志物和潛在的藥物治療靶點(diǎn)。

a: 按特征評(píng)分排名前十的基因熱圖 b: ICI應(yīng)答者和無(wú)應(yīng)答者CD8⁺?T細(xì)胞中的FIBP轉(zhuǎn)錄水平統(tǒng)計(jì)圖 c: 腫瘤中擴(kuò)增的淋巴細(xì)胞內(nèi)FIBP的高表達(dá)預(yù)示低ACT功效 d: 腫瘤中高FIBP 轉(zhuǎn)錄水平預(yù)示T細(xì)胞功能障礙及更低的生存率

為了回答干預(yù)FIBP是否可以影響T細(xì)胞的抗腫瘤效應(yīng)，姜鵬團(tuán)隊(duì)借助CRISPR/Cas9技術(shù)，分別在人和小鼠T細(xì)胞中敲除FIBP基因。在人的T細(xì)胞殺傷腫瘤細(xì)胞實(shí)驗(yàn)中，采用了NY-ESO-1⁺黑色素瘤細(xì)胞（A375和Mel624）作為NY-ESO-1 TCR T細(xì)胞的靶標(biāo)細(xì)胞。

在小鼠T細(xì)胞殺傷腫瘤細(xì)胞實(shí)驗(yàn)，使用gp100陽(yáng)性的B16-mhgp100細(xì)胞系和相應(yīng)的Pmel-1 TCR T細(xì)胞。與對(duì)照組相比，敲除FIBP的人和小鼠T細(xì)胞釋放更多的T細(xì)胞效應(yīng)因子（如IFN-γ和TNF），殺傷腫瘤細(xì)胞的能力顯著提高。

a: CD8⁺?T細(xì)胞與癌細(xì)胞共培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)流程圖 c: 細(xì)胞共培養(yǎng)殺傷實(shí)驗(yàn)的代表性數(shù)據(jù) f: FIBP缺失促進(jìn)T細(xì)胞效應(yīng)細(xì)胞因子的釋放

隨后，姜鵬團(tuán)隊(duì)評(píng)估了敲除FIBP是否可以增強(qiáng)Pmel-1 T細(xì)胞的體內(nèi)抗腫瘤功效。他們開展了小鼠體內(nèi)腫瘤殺傷實(shí)驗(yàn)。與移植對(duì)照T細(xì)胞組相比，移植敲除FIBP基因T細(xì)胞的小鼠，體內(nèi)腫瘤體積顯著減小以及總體生存時(shí)間顯著延長(zhǎng)。

a: 過(guò)繼性T細(xì)胞移植實(shí)驗(yàn)流程圖 b: 小鼠體內(nèi)腫瘤生長(zhǎng)曲線 c: 小鼠體內(nèi)腫瘤面積統(tǒng)計(jì)圖

最后，為了深入了解FIBP對(duì)T細(xì)胞的抑制作用機(jī)制，姜鵬團(tuán)隊(duì)將小鼠敲除Fibp的Pmel-1 T細(xì)胞與對(duì)照組T細(xì)胞進(jìn)行了轉(zhuǎn)錄組學(xué)測(cè)序分析。他們發(fā)現(xiàn)，敲除FIBP的T細(xì)胞排名靠前高富集的信號(hào)通路，都與下調(diào)的膽固醇代謝信號(hào)通路相關(guān)。

此前已有研究報(bào)道，腫瘤微環(huán)境中過(guò)高的膽固醇會(huì)抑制T細(xì)胞功能，促進(jìn)T細(xì)胞耗竭[11]。因此，他們通過(guò)實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步證實(shí)，敲除FIBP的T細(xì)胞內(nèi)膽固醇含量下降，膽固醇吸收也受到抑制，進(jìn)而抵抗腫瘤微環(huán)境中過(guò)量膽固醇對(duì)CD8⁺T細(xì)胞功能的抑制作用。

總之，姜鵬團(tuán)隊(duì)基于大量已發(fā)表的T細(xì)胞單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)集，提出和建立了Tres模型，為預(yù)測(cè)癌癥免疫治療反應(yīng)以及開發(fā)新的T細(xì)胞免疫療法提供了一個(gè)嶄新的平臺(tái)。

雖然，Tres模型還有一些不足之處，比如之前分析的168個(gè)腫瘤樣本中有38個(gè)沒(méi)有達(dá)到統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，以及在高度免疫抑制類型的腫瘤，Tres模型無(wú)法給出有意義的結(jié)果。但是，鑒于目前腫瘤免疫治療存在費(fèi)用高昂以及毒副作用的缺點(diǎn)，Tres模型有望通過(guò)預(yù)測(cè)癌癥患者對(duì)于免疫治療的反應(yīng)，篩選出更適合接受免疫治療的患者。

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