本文轉載自"BioWorld"。
免疫療法方興未艾，並在腫瘤治療中展現出極佳的治療效果，而抗腫瘤T細胞療法是免疫療法的重要代表。
細胞毒性CD8 T細胞可以直接殺死腫瘤細胞，是在臨床使用的許多免疫治療方法中動員的關鍵武器。然而，腫瘤組織能夠創造嚴酷的微環境，招募免疫調節細胞，並誘導抑制T細胞功能的信號分子的產生，從而阻礙了T細胞的功能、聚集和腫瘤浸潤。
這些研究表明抗腫瘤T細胞療法的療效會因為腫瘤組織的抵抗性反應而逐漸衰弱，那麼，我們該如何去規避這一現象的發生呢？
2019年12月11日，美國田納西州孟菲斯聖猶達兒童研究醫院遲洪波團隊在 Nature雜誌上發表了題為：Targeting REGNASE-1 programs long-lived effector T cells for cancer therapy（以REGNASE-1為靶點的重編程長壽命效應T細胞用於癌症治療）的研究論文。
論文研究發現，REGNASE-1蛋白的缺失延長了抗腫瘤CD8 T細胞的存活，增強了它們的功能，使T細胞能夠更好地、更有效地與癌症作鬥爭。
免疫細胞抗腫瘤療法深刻地改善了對某些惡性腫瘤的治療，最常見的便是過繼性T細胞治療(ACT)。這種方法依賴於從人的血液或腫瘤中取出的T細胞，在實驗室進行刺激以誘導分裂分化甚至修改細胞表面受體，使其轉化為抗腫瘤T細胞，再回輸到病人體內，從而殺傷患者體內的腫瘤細胞。例如，CAR-T療法，在T細胞上表達一種專門針對腫瘤細胞的受體——嵌合抗原受體(CAR-T)，這一療法在治療白血病等血液腫瘤上是非常成功的。
儘管免疫細胞療法具有巨大的潛力，但目前ACT的治療效用是有限的，因為回輸到患者體內的改良T細胞往往僅能短暫存在，而且常常無法克服腫瘤組織的抵抗性作用。正常情況下，機體內抵抗了病原體或腫瘤細胞後，會留下一類被稱為記憶T細胞長壽命細胞，它們是自我更新的，如果再次遇到相同的感染或惡性腫瘤，它們可以迅速增殖產生大量的細胞毒性CD8 T細胞。然而，如果不能消除感染或腫瘤，細胞毒性T細胞將逐漸失去其功能（稱為exhaustion的過程）。
用於ACT的理想T細胞群能夠浸潤腫瘤並大量積累，同時保留細胞毒性功能和自我更新能力。但T細胞分化為細胞毒性CD8T細胞損害了成功保留了形成長期記憶細胞的潛力。研究者於是提出了這樣一個問題：是否有一種策略可以在ACT的T細胞中誘導出這兩種有益的性狀。
研究表明，在複雜的腫瘤微環境中，CD8 T細胞需要有強烈的新陳代謝，以維持生存所需的營養和能量需求，從而保持其抗腫瘤活性。
於是該團隊等利用CRISPR/Cas9文庫篩選技術敲除了3000多個與T細胞代謝相關的基因，在小鼠抗腫瘤ACT模型中對這些基因的功能進行了檢測。研究團隊鑑定了200多個基因，這些基因可以顯著影響轉移到荷瘤小鼠體內的CD8 T細胞的持久性和功能。許多基因的破壞會對細胞的存活能力產生負面影響，從而在腫瘤中積累，但有4個基因的破壞會導致更多的T細胞浸潤腫瘤組織。
這4個基因中作用最顯著的是編碼REGNASE-1酶的基因，該酶與RNA結合併降解RNA，從而影響免疫應答，但其在CD8 T細胞抗腫瘤作用中的作用尚未見報導。REGNASE-1缺失的CD8 T細胞在腫瘤組織中的積累量是正常CD8 T細胞的2000倍。缺乏REGNASE-1的CD8 T細胞比野生型CD8 T細胞能更好地對抗兩種腫瘤——黑色素瘤和急性淋巴細胞白血病。
為了更好地理解REGNASE-1缺失導致T細胞在腫瘤組織中持續性增加的原因，作者分析了REGNASE-1缺陷型細胞和野生型細胞的基因表達譜。REGNASE-1的缺失與記憶T細胞分子特徵的增加有關，表明存在比正常群體更大的長壽命記憶樣細胞，這些細胞可快速增殖產生細胞毒性CD8 T細胞。
Regase-1缺失的CD8T細胞表現為線粒體功能顯著增加(線粒體是提供細胞能量的關鍵來源的細胞器)，包括產生能量和消耗氧氣的能力。這是十分值得注意的，因為這種能力在抗腫瘤T細胞中經常受到損害。
REGNASE-1缺陷的這些聯合效應若能應用於ACT的CD8 T細胞和CAR-T細胞，那麼便能使ACT免疫療法產生質的飛躍——重編程T細胞在靶向的癌症中積累並隨時間保持活性。
為了進一步了解這一機制，研究團隊使用CRISPR/Cas9敲除文庫來破壞REGNASE-1缺陷的CD8 T細胞中的大約20000個基因，以查明介導REGNASE-1依賴性細胞重編程的關鍵下游基因。
轉錄因子BATF是CD8 T細胞分化的關鍵調控因子，它的失活使缺乏REGNASE-1的T細胞的長壽命和與線粒體相關的高表達基因不復存在。作者發現，REGNASE-1與PTPN2或SOCS1兩種蛋白的聯合缺失具有協同效應，與僅缺失REGNASE-1的T細胞的特性相比，更能增加T細胞的持久性、積累量和抗腫瘤活性。
研究團隊報導了REGNASE-1缺失的腫瘤記憶樣細胞和細胞毒性CD8 T細胞中，其細胞毒性蛋白的表達均高於野生型CD8 T細胞。具有記憶性質的野生型細胞一般不會直接殺死腫瘤細胞，而REGNASE-1缺失記憶樣T細胞是否僅具有自我更新和增殖產生細胞毒性CD8-T細胞群的功能，或是否也能直接介導腫瘤細胞殺傷尚不清楚。
如果REGNASE-1缺失的記憶樣T細胞擁有殺傷腫瘤細胞的能力，那麼它又是如何保持自身活性的呢？更有趣的是，研究者表示，REGNASE-1缺失的CD8 T細胞需要遇到特異性識別的腫瘤抗原才能持續保持活性。這可能解釋了為什麼抗腫瘤T細胞相比於富含T細胞難以接觸到腫瘤抗原的脾臟組織，更顯著地在小鼠腫瘤組織中的聚集。
腫瘤微環境中的其他因素是否有助於增強REGNASE-1缺失CD8 T細胞的持久性仍有待研究。為此，對REGNASE-1、PTPN2、SOCS1和BATF組合性缺失的CD8 T細胞的代謝特徵進行評估可能具有極好的參考價值。
這將有助於我們了解這些蛋白對CD8T細胞代謝重編程的影響，以及這對細胞分化和抗腫瘤功能的重要性。此外，在這種情況下找到相關的代謝物可能會為這些CD8 T細胞如何受到營養缺失的腫瘤微環境的影響提供線索。
這項研究為ACT免疫療法的發展提供了重要的理論依據。十分值得去嘗試在CAR-T細胞的製造過程中，利用CD8 T細胞來刪除或表達低水平的REGNASE-1基因，並觀察其可行性。
最後，鑒於腫瘤細胞中PTPN2的抑制使其對免疫治療更具敏感性，那麼我們是否可以在ACT免疫療法中以REGNASE-1 CD8 T細胞和PTPN2抑制劑進行聯合治療，從而使腫瘤免疫治療的療效更強大、更持久。
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參考資料：
[1] https://doi.org/10.1038/s41586-019-1821-z