干细胞样记忆性CD8+T细胞的生物学特性研究进展①

陈孟嘉 冯 辉

(中国医科大学基础医学院免疫学教研室，沈阳 110122)

移植物抗宿主病(graft-versus-host disease，GVHD)小鼠模型中鉴定出一群具有初始T细胞(naive T cell，TN)表型CD44loCD62Lhi、自我增殖能力强、可定向分化的CD8+T细胞[1]。研究发现，与长寿B细胞类似，记忆T细胞可能通过干细胞样的自我更新方式从T细胞记忆池中连续产生效应细胞[2]。利用正常人外周血单个核细胞，体外诱导出类似小鼠的干细胞样记忆T细胞(stem-like memory T cells，TSCM)，由此提出TSCM的概念[3]。因此，TSCM相关研究在感染性疾病、自身免疫病和肿瘤等多种疾病和动物模型的预防和治疗中广泛开展。

1 CD8+TSCM表型和转录特征

小鼠TSCM是具有幼稚表型的CD44loCD62LhiCD8+T细胞，表达干细胞抗原1(stem cell antigen-1，Sca-1)，CD122(IL-2Rβ链，IL-15R组成成分)和B细胞淋巴瘤2(B-cell lymphoma 2，Bcl-2)和趋化因子受体CXCR3，具有自我更新和向中枢记忆T细胞(central memory T cell，TCM)、效应记忆T细胞(effector memory T cell，TEM)和效应T细胞(effector T cell，TEFF)多分化潜能[1]。体外分离的人初始T细胞在糖原合酶激酶-3β(glycogen synthase kinase-3β，GSK-3β)抑制剂TWS119诱导下产生TSCM[3]。灵长类(如恒河猴)动物体内CD45RA+CCR7+CD27+CD28+IL-7Rα+初始样T细胞亚群中，鉴定出与人类相似的CD95hiCD8+TSCM细胞，富集于淋巴结，在脾脏、骨髓和黏膜少见[4，5]。

根据CD8+T细胞多亚群全基因组组蛋白H3第4赖氨酸三甲基化(H3K4me3)和组蛋白H3第27赖氨酸三甲基化(H3K27me3)修饰绘制的图谱显示，组蛋白共价修饰与效应功能基因(如Prf1、Gzmb和Ifng)、糖代谢基因(如Hk2、Ldha、Pkm2和Tpi1)、终末分化基因(如Tbx21、Prdm1)和记忆相关基因(如Tcf7、Lef1、Foxo1和Klf2)表达有关[6]。抗原特异性CD8+T细胞以递进式方式经历染色质重塑。以“干细胞模式”递进式分化：TN→TSCM→TCM→TEM→TEFF。黄热病毒(yellow fever virus,YFV)疫苗建立的长效免疫保护中，YFV特异性长寿CD8+T细胞具有TSCM细胞表型，表观遗传学特征与效应CD8+T细胞相似[7]。TSCM处于抗原刺激T细胞分化的初级阶段，具有克隆扩增和稳态增殖能力，可在急性和慢性感染期持续提供效应子代[6]。

2 影响CD8+TSCM分化的因素

2.1细胞因子 γ链家族细胞因子IL-2、IL-7、IL-15和IL-21可在体外诱导CD8+TSCM产生。低剂量IL-7和IL-15促进初始T细胞分化为CD45RA+CD62L+CCR7+CD95+TSCM。IL-7作为关键信号促进CD45RA+CD62L+表型生成，IL-15促进其扩增，IL-21参与Tcf7、Lef1和CD62L表达和IL-2分泌，IL-21通过促发信号传导及转录激活因子3(signal transducers and activators of transcription 3，STAT3)磷酸化，从而促进TBX21和SOCS1表达，诱导生成CD8+TSCM[8-10]。IL-21或IL-15可单独在体外刺激初始CD8+T细胞分化为CD45RA+CD45RO-CD62L+CCR7+CD95+CD122+TSCM，且IL-21体外诱导效果更好，但IL-2或IL-7不能单独发挥作用[10]。此外，IL-7、IL-15和IL-21有协同作用。在CD3/CD28联合刺激下，IL-7、IL-15和IL-21能显著增加CD8+TSCM细胞比例，IL-7和IL-21联合促进细胞CD28和CD27表达[11，12]。

2.2信号通路 GSK-3β或Wnt蛋白家族成员Wnt3A抑制剂通过Wntβ-连环蛋白信号阻断CD8+T细胞向效应细胞分化，促进CD44lowCD62LhighSca-1highCD122highBcl-2highCD8+TSCM产生[13]。由此，Wnt信号在维持成熟记忆CD8+T细胞的干性中发挥重要作用。与表达Notch配体的OP9基质细胞共培养，活化T细胞中产生Notch信号诱导的CD8+TSCM，具有强抗肿瘤活性[14,15]。Akt抑制剂能够促进CD8+TSCM体外生成，CD8+T细胞表现为缺氧相关基因富集和糖酵解功能增强[16]。通过抑制Akt通路，体外产生高效的次要组织相容性抗原(minor histocompatibility antigens，MiHAs)特异性CD8+T细胞，具有TSCM特性，去除Akt抑制后显示出良好的增殖潜能，在小鼠体内产生良好的抗肿瘤作用[17,18]。

3 CD8+TSCM与疾病临床应用

3.1自身免疫病和获得性免疫缺陷病 系统性红斑狼疮、再生障碍性贫血，自身免疫性葡萄膜炎和镰状细胞病患者TSCM细胞比例增加[19,20]。与健康对照组相比，再生性障碍贫血患者体内TSCM分泌更多IFN-γ和IL-2，触发不同模式的炎症反应[20]。1型糖尿病(type 1 diabetes，T1D)患者体内检出识别胰岛β细胞抗原GAD65，胰岛素和IGRP的自身反应性CD8+T细胞，其具有TSCM表型和特性。这群CD8+TSCM细胞依赖IL-7信号，利用WZB117抑制剂靶向葡萄糖摄取可抑制TSCM分化[21]。

HIV患者在抗逆转录病毒治疗(antiretroviral therapy，ART)后，随着治疗时间延长，HIV-1特异性CD8+TSCM含量逐渐增加，且能够合成分泌IFN-γ和IL-2。TSCM在支持体内持久免疫方面具有重要作用，HIV-1特异性CD8+TSCM细胞在抗原长期刺激下无法存活，持续的抗原刺激可能抑制CD8+TSCM细胞自我更新和稳态增殖[22,23]。

3.2肿瘤 表型/功能分析和抗逆转录病毒载体整合位点的高通量测序揭示，基因工程构建的TSCM克隆可在体内存活十几年，同时保留分化潜能[24]。胃癌患者外周血检测到CD45RA+CCR7+CD27+CD95+CD3+CD8+TSCM，其数量随疾病进展而减少。过继转移后，CD8+TSCM比CD8+T细胞其它亚群发挥更强的抗肿瘤效应[25]。非小细胞肺癌(non-small cell lung cancer，NSCLC)患者肿瘤浸润淋巴细胞中检出CXCR5+TIM-3-CD8+T细胞，具有耗竭细胞表型，其细胞缺失与NSCLC进展相关。单细胞测序显示此群细胞具有干细胞样可塑性和细胞毒作用[26]。

一项CAR-T细胞过继免疫治疗B细胞淋巴瘤的临床研究发现，CD8+CD45RA+CCR7+T细胞表型与TSCM类似，其细胞数量与体内扩增的过继转移CAR-T细胞数量呈正相关。CAR-T细胞在体外培养期间，采用IL-7和IL-15组合替代IL-2，可显著增加TSCM细胞比例和数量。在反复接触肿瘤抗原后，TSCM细胞抗凋亡能力增强，保持向二级淋巴器官迁移能力，从而提高CAR-T细胞的抗肿瘤活性[27]。体外实验显示，CD8+CD62L+CD45RA+初始T细胞在IL-7、IL-21和TWS119作用下衍生为CD8+TSCM细胞，通过基因改造进一步使其表达CD19嵌合抗原受体(chimeric antigen receptor，CAR)。CD19-CAR修饰的CD8+TSCM在表型、功能和转录水平与自然产生的CD8+TSCM细胞类似，在急性淋巴细胞白血病异种移植中发挥强大、持久的抗肿瘤效应[28]。

从100～120 ml前B细胞急性淋巴细胞白血病(B-precursor acute lymphoblastic leukemia，pre-B ALL)患者外周血中分离T细胞，通过IL-7、IL-21和TWS119，基因工程CD19-CAR修饰和Fab-连锁状多聚体技术，体外获得足够数量CD19-CAR修饰的T细胞，并获得TCM和TSCM表型，具有强大的增殖潜能和抗原特异性细胞毒效应，且低表达协同抑制分子[29]。药物诱导联合基因改造可从初始T细胞前体衍生出大量TSCM，基于TSCM具有多潜能、高增殖和肿瘤抗原识别的特异性，为过继免疫治疗提供新策略。

4 总结

TSCM作为一种具有自我更新能力和多分化潜能的长寿记忆细胞，不仅参与抗感染相关的免疫记忆形成，而且在自身免疫性疾病发展过程中发挥作用，同时也是肿瘤免疫治疗中过继免疫的重要利器。深入探讨TSCM生物学特性对免疫学相关疾病的预防和治疗产生深远影响。