今年對于癌癥免疫治療領(lǐng)域來說，無疑是非常重要的一年。多個CAR-T療法的相繼獲批上市，為許多之前無藥可治的晚期血液腫瘤患者，帶來了治療甚至治愈的希望。
然而，相比于在血液腫瘤治療鄰域研究過程中的順風(fēng)順?biāo)?，CAR-T在實(shí)體瘤治療鄰域的研究可謂是舉步維艱，收效甚微（1）。而其中，CAR-T治療實(shí)體瘤效果不好很重要的一個原因就是，回輸進(jìn)患者體內(nèi)的T細(xì)胞很難在腫瘤組織定殖，發(fā)揮其強(qiáng)大的免疫功能。
而現(xiàn)在，科學(xué)家終于找到了解決的辦法。
近日，來自美國加利福利亞大學(xué)圣地亞哥分校的Ananda W. Goldrath教授與來自斯克里普斯的Matthew E. Pipkin教授合作，終于發(fā)現(xiàn)了驅(qū)動T細(xì)胞離開淋巴組織聚集在外周以及腫瘤組織中的關(guān)鍵—Runx3蛋白。這種蛋白質(zhì)會對T細(xì)胞的基因進(jìn)行重編程，促使T細(xì)胞內(nèi)與組織駐留相關(guān)基因的大量表達(dá)。同時研究人員還在小鼠體內(nèi)證明，增加這一基因的表達(dá)，可以顯著增強(qiáng)過繼性T細(xì)胞在實(shí)體瘤中的聚集增強(qiáng)治療效果。這一發(fā)現(xiàn)發(fā)表在全球頂級期刊《自然》雜志上（2）。
大家都知道，在面對感染或是腫瘤生長時，我們機(jī)體的T細(xì)胞會在脾 臟以及淋巴結(jié)內(nèi)迅速繁殖，并獲得殺死病原體以及癌細(xì)胞的能力。同時要消滅組織中的癌細(xì)胞和病原體，殺傷性T細(xì)胞還要遷移并定植到相應(yīng)組織發(fā)揮作用。然而，人們一直以來都沒有弄清楚，長期游走于淋巴血液循環(huán)中的殺傷性T細(xì)胞如何“學(xué)會”離開自己的家園定殖在肺部、腸道、皮膚、或?qū)嶓w瘤組織內(nèi)的。
不過雖然尋找驅(qū)使T細(xì)胞離開淋巴系統(tǒng)定殖到感染部位以及實(shí)體瘤組織的因子一直被認(rèn)為是一項(xiàng)艱巨的挑戰(zhàn)。但找到這一因子無疑對于癌癥的免疫治療至關(guān)重要。畢竟，不能在腫瘤組織中定殖的T細(xì)胞就是一堆咸魚，免疫治療都扶不起來。
那么，Goldrath教授是如何找到這一關(guān)鍵因子的呢？
此前的研究已經(jīng)表明，作為機(jī)體免疫防御重要部分的記憶性T細(xì)胞，主要分為三類，一類稱為循環(huán)記憶T細(xì)胞主要存在于淋巴血液循環(huán)，另一類稱為組織常駐記憶T細(xì)胞，主要駐扎在機(jī)體外周各個組織內(nèi)，最后一類在二者之間來回轉(zhuǎn)換稱為效應(yīng)記憶T細(xì)胞（3）。同時，人們還發(fā)現(xiàn)，循環(huán)記憶T細(xì)胞與定殖在組織中的組織常駐記憶T細(xì)胞的基因表達(dá)有著顯著的差別（4）。
顯然，驅(qū)動組織常駐記憶T細(xì)胞一系列基因變化最上游的信號，就是研究人員要找的驅(qū)動因子。
為了尋找這一因子，研究人員可謂是煞費(fèi)苦心。首先，他們采用了之前已經(jīng)確定的研究組織常駐記憶T細(xì)胞的小鼠模型。通過對小鼠脾 臟內(nèi)的殺傷性T細(xì)胞用P14基因標(biāo)記，然后利用淋巴細(xì)胞性脈絡(luò)叢腦膜炎病毒感染小鼠腸道，并對P14T細(xì)胞進(jìn)行跟蹤。結(jié)果不出所料，病毒感染后，這些P14T細(xì)胞主要分為兩類，一類會游走于淋巴血液循環(huán)之間，而另一類會進(jìn)入小腸粘膜抗擊病毒，并分化出組織常駐記憶性T細(xì)胞留在小腸粘膜內(nèi)。
隨后通過對小腸粘膜內(nèi)的P14記憶T細(xì)胞和淋巴血液循環(huán)中的P14記憶T細(xì)胞進(jìn)行轉(zhuǎn)錄組分析發(fā)現(xiàn)，它們的基因表達(dá)都有顯著的差別，表現(xiàn)為，相比于淋巴血液循環(huán)中的記憶性T細(xì)胞，在組織常駐記憶性T細(xì)胞內(nèi)與組織定殖相關(guān)的基因大量表達(dá)，例如CD103，CD69。不僅如此，通過對二者的前體細(xì)胞進(jìn)行染色體開放性測序分析發(fā)現(xiàn)，二者的前體T細(xì)胞也是完全不同的。
同時，研究人員還聯(lián)合了由染色體開放性測序分析，轉(zhuǎn)錄組分析，PageRank算法的電腦篩選以及體內(nèi)基于小分子干擾RNA的功能喪失篩選兩種方法，來確定組織常駐記憶T細(xì)胞中介導(dǎo)組織定殖相關(guān)基因表達(dá)的上游信號。
通過電腦篩選，研究人員確定了一些目前已知的調(diào)節(jié)組織常駐記憶T細(xì)胞分化的轉(zhuǎn)錄因子，例如Blimpl，Nr4a1，Eomes，T-bet等等，以及許多之前并不知道在對于組織常駐記憶T細(xì)胞分化有什么影響的轉(zhuǎn)錄因子，例如Nr4a3以及Runx3。而聯(lián)合功能篩選后，研究人員最終確定了Runx3是決定組織常駐記憶T細(xì)胞命運(yùn)的關(guān)鍵因子。表現(xiàn)為，在小鼠體內(nèi)，當(dāng)研究人員使用RNAi抑制組織常駐記憶T細(xì)胞Runx3基因的表達(dá)可以使定植在小腸粘膜內(nèi)的T細(xì)胞離開組織，回到血液循環(huán)。
不僅如此，研究人員之后還對小鼠所有外周組織中的記憶性T細(xì)胞（包括皮膚，粘膜，腎 臟，肺等）進(jìn)行轉(zhuǎn)錄組分析，發(fā)現(xiàn)，相比于淋巴血液循環(huán)組織中T細(xì)胞Runx3的低表達(dá)，定殖在這些組織內(nèi)的記憶性T細(xì)胞Runx3表達(dá)顯著提高，同時其與組織駐留相關(guān)的基因表達(dá)也顯著增加。同時，研究人員還確定了Runx3的一部分基因調(diào)控網(wǎng)絡(luò)。
除此之外，此前的研究還表明，腫瘤組織浸潤殺傷性T細(xì)胞與組織駐留記憶T細(xì)胞的基因表達(dá)有很強(qiáng)的相似性（6）。為此研究人員特地從小鼠黑色素瘤組織以及人體乳腺癌組織中提取了殺傷性T細(xì)胞進(jìn)行轉(zhuǎn)錄組分析，發(fā)現(xiàn)腫瘤浸潤T淋巴細(xì)胞的組織駐留相關(guān)基因表達(dá)也全都是由Runx3驅(qū)動的。
最后，在黑色素瘤小鼠模型內(nèi)，研究人員還證明了，使用過繼性T細(xì)胞治療時，抑制Runx3基因的表達(dá)可以顯著抑制T細(xì)胞在腫瘤組織的聚集，腫瘤生長速度顯著加快，而促進(jìn)Runx3基因的表達(dá)，則可以顯著促進(jìn)T細(xì)胞在腫瘤組織聚集，抑制腫瘤生長。同時，這一過程并沒有影響T細(xì)胞向腫瘤組織遷移。這進(jìn)一步證明Runx3是通過促進(jìn)T細(xì)胞定植，而不是召喚更多的T細(xì)胞來發(fā)揮作用的。
抑制Runx3基因表達(dá)，顯著抑制T細(xì)胞在腫瘤組織聚集（左），促進(jìn)Runx3表達(dá)則顯著增加T細(xì)胞在腫瘤組織聚集（右）TIL代表腫瘤浸潤T細(xì)胞
這一發(fā)現(xiàn)，對于免疫治療領(lǐng)域來說無疑是非常重要的。由于CAR-T提取的主要是患者淋巴血液循環(huán)中的T細(xì)胞，Runx3低表達(dá)無法在腫瘤組織聚集，這一發(fā)現(xiàn)顯然可以解釋為什么CAR-T對實(shí)體瘤效果不好，同時這無疑也意味著Runx3將成為CAR-T治療實(shí)體瘤的一個好搭檔。正如本文通訊Pipkin教授表示，“未來我們或?qū)⑹褂肦unx3重新編程將要進(jìn)行過繼性轉(zhuǎn)移的T細(xì)胞，以幫助它們聚集在實(shí)體瘤內(nèi)。”
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