Nat Immunol丨组织驻留耗竭T细胞的发现揭示免疫治疗靶向细胞的真实身份|t细胞|亚群|免疫性疾病|免疫治疗|抗原|肿瘤|靶向细胞

撰文 |Sure

CD8 + T细胞是多种免疫治疗尤其是免疫检查点阻断的关键效应细胞。在感染或接种疫苗后，CD8 + T细胞可形成不同类型的免疫记忆，其中一类重要亚群是组织驻留记忆T细胞（ tissue-resident memory T cells ,TRM）。T RM 在非淋巴组织中长期停留，表达组织驻留相关分子，如CD69、CD103以及转录因子 Hobit【 1-3】。 T RM 通常在抗原清除后形成，具有抗原非依赖性的长期存活能力和较强的效应功能，可在局部快速提供保护【4-6】。与此相对，在慢性感染或肿瘤中，由于持续抗原刺激，CD8 + T细胞会进入另一种分化状态 ——耗竭T细胞（TEX）【7】。该类T细胞呈现高水平抑制性受体表达、效应功能下降、可塑性受限等特征，且具有不同的表观遗传图谱。这一耗竭程序高度依赖转录因子Tox 。 T EX 通常包含多个亚群：耗竭祖 T 细胞（ T EX-PROG ）、耗竭中间态 T细胞（ T EX-INT ）、终末耗竭T细胞（ T EX-TERM ）。临床上，TEX 虽然对疾病控制并不理想，但可以被PD-1 ICB在一定程度上再激活。在组织中经常能看到大量 CD8 + CD69 + CD103 + 的T细胞，它们同时也可能表达抑制性受体如PD-1、CD39，甚至表达Tox。这些细胞在肿瘤中常与更好预后或治疗响应相关，因此常被直接归类为T RM 。但是，在慢性抗原存在的组织环境里，这些看起来像T RM 的细胞，究竟是经典T RM （抗原清除后形成的组织记忆），还是一种组织驻留的耗竭细胞？两者在发育来源、功能与对免疫治疗的贡献是否不同？这些问题仍不清楚。

近日，来自美国宾夕法尼亚大学的 E. John Wherry 课题组在 Nature Immunology 上发表了论文 Tissue-resident exhausted and memory CD8+ T cells have distinct ontogeny, function and role in disease 。本研究发现慢性抗原驱动产生一条组织驻留耗竭谱系 TR-T EX ，它表达组织驻留相关分子但在发育与功能上与经典 T RM 不同，且只有TR-T EX 是 PD-1/PD-L1免疫检查点治疗中可被有效再激活并介导疗效的关键细胞群，从而重塑了对组织内T细胞功能与免疫治疗机制的理解。

因为大量研究在组织或肿瘤里用CD69/CD103等驻留标志来定义T RM 样细胞，但慢性环境中也可能诱导耗竭。要解决在慢性感染环境下产生的 T RM 样细胞是否真的属于 T RM 还是属于可能的组织驻留耗竭T细胞（TR-TEX）这个问题，第一步需要回答的是：在急性与慢性感染条件下，组织里是否都能出现 CD69 + CD103 + 或CD69 + CXCR6 + 这类 T RM 样细胞，以及这类细胞的功能是什么？为了在体内精确、可控的比较同一批抗原特异性 CD8 + T细胞在急性与慢性感染条件下的分化命运，作者利用P14 TCR转基因 CD8 + T细胞，这类细胞表达完全相同的T细胞受体（TCR），只识别同一个病毒抗原表位，为后续分析分化差异提供了可能。在感染前将P14 细胞转入受体小鼠，随后比较LCMV的两种不同毒株Arm（急性感染可清除毒株）和Cl13（慢性感染持续抗原毒株）感染时，P14细胞的分化走向。研究发现，在Arm与Cl13感染后，组织内都存在 CD69 + CXCR6 + CD103 +/− 的 P14细胞，仅从CD69/CD103/CXCR6等驻留标志看，慢性感染组织内确实存在T RM 样的组织T细胞群。但这些T RM 样细胞在功能上显著更差，接近耗竭状态。慢性感染组织中这些T RM 样细胞虽然表面标志像T RM ，但缺乏T RM 的关键记忆属性（高功能、可扩增、长期存活优势），更符合组织内耗竭T细胞的表现。这些结果提示我们，传统TRM/TEX标志不足以在组织中区分功能性记忆与耗竭。

功能差异并不能完全证明谱系不同，很多状态变化也会导致功能变化。因此，作者随后利用单细胞TEA-seq联合分析RNA表达、表面蛋白以及染色质可及性，发现Arm感染组织形成 T RM 细胞簇，Cl13感染组织形成另一类组织驻留但更像耗竭的 TR-T EX 细胞簇。 T RM 与TR-T EX 都上调很多与组织环境适应相关的基因，说明它们都受局部微环境影响。但在关键分化程序上差异显著， T RM 相对更保留记忆相关基因与可及性， TR-T EX 更强化耗竭相关位点。而在调控层面， T RM 富集记忆相关转录因子基序，TR-T EX 富集耗竭相关基序，这暗示着两者受不同转录调控网络支配，支持稳定分化状态不同的结果。通过对P14细胞进行基因敲除几类关键转录因子，作者进一步证实，尽管 T RM 与TR-T EX 共享部分组织驻留调控模块（Runx3 与 Blimp1对T RM 和 TR-T EX 的生成与维持都重要），但耗竭核心调控（Tox）只对TR-T EX 必需，强烈支持两者为独立分化路径。

接下来，作者探究了 T RM 与TR-T EX 之间的关系，测试两者双向转化的可能性。他们分别研究已建立的 T RM 遇到慢性抗原感染后是否会变成 T EX ？以及 T EX （尤其T EX-PROG ）在急性感染条件下能否生成真正T RM ？研究发现， Arm来源T RM 转入新宿主后用Cl13再挑战，供体T RM 可上调Tox与抑制性受体并出现功能耗竭特征，产生T EX 相关亚群（例如T EX-KLR 、T EX-TERM ）。反之，从Cl13脾脏分选T EX-PROG 、T EX-INT 、T EX-TERM 后转入新宿主用Arm挑战， T EX-INT 与T EX-TERM 存活很差， T EX-PROG 虽能进入组织，但难以稳定上调T RM 关键驻留分子，并持续保持耗竭相关特征，说明抗原撤除后，T EX 谱系对真正T RM 程序的获取存在缺陷。这些结果表明，TRM具有向耗竭转化的可塑性，但TEX谱系一旦建立后，回到经典TRM的能力显著受限，提示二者是不同谱系并且耗竭伴随更强的不可逆表观遗传约束。

文章的最后，作者进一步揭示了 T RM 与TR-T EX 在肿瘤控制与免疫检查点治疗响应中的贡献。他们首先对 T RM 与TR-T EX 进行区分，提出了各自独特的分子标志物，其中 T RM 更偏向表达 CD73、P2RX7等， TR-T EX 更偏向表达 CD200R 以及各种耗竭相关调控因子等。在多个肿瘤队列中两者差异显著，例如在黑色素瘤等队列中， TR-T EX 签名更能预测生存获益；而在三阴性乳腺癌等队列中，T RM 签名与生存相关。此外，在接受PD-1/PD-L1治疗的队列中， TR-T EX 与治疗响应和生存显著相关， T RM 则不具备同等预测能力。小鼠体内验证证实抗PD-L1主要增强的是TR-T EX 的局部效应功能并促进局部病毒控制，而对T RM 的效应功能提升不明显。这些结果提示我们，TRM与TR-TEX在疾病控制与治疗响应中扮演不同角色，在研究时需要仔细甄别二者的身份特征。

总的来说，本研究揭示在慢性感染与肿瘤环境中，组织内表达驻留分子的CD8⁺ T细胞并非真正的组织驻留记忆T细胞（T RM ），而是一个独立的、耗竭谱系分支——组织驻留耗竭T细胞（TR-T EX ），两者在分子调控、功能属性和发育命运上本质不同。T RM 主要承担长期组织免疫监视功能，而TR-T EX 才是PD-1/PD-L1免疫检查点阻断治疗中可被再激活并介导疗效的关键靶细胞群。该研究重塑了对T RM 样肿瘤浸润T细胞的理解，为精准解释免疫治疗疗效和开发更有效的生物标志物与干预策略提供了新的理论基础。

原文链接：https://doi.org/10.1038/s41590-025-02352-y

制版人：十一

参考文献

1. Christo, S. N., Park, S. L., Mueller, S. N. & Mackay, L. K. The multifaceted role of tissue-resident memory T cells.Annu. Rev. Immunol.42, 317–345 (2024).

2. Szabo P. A., Miron M., Farber D. L. Location, location, location: tissue resident memory T cells in mice and humans.Sci Immunol.

3. Milner, J. J. et al. Runx3 programs CD8+ T cell residency in non-lymphoid tissues and tumours.Nature552, 253–257 (2017).

4. Gebhardt, T. et al. Memory T cells in nonlymphoid tissue that provide enhanced local immunity during infection with herpes simplex virus.Nat. Immunol.10, 524–530 (2009).

5. Park, S. L. et al. Local proliferation maintains a stable pool of tissue-resident memory T cells after antiviral recall responses.Nat. Immunol.19, 183–191 (2018).

6. Schenkel, J. et al. cell memory. Resident memory CD8 T cells trigger protective innate and adaptive immune responses.Science346, 98–101 (2014).

7. McLane L., Abdel-Hakeem M., Wherry E. CD8 T cell exhaustion during chronic viral infection and cancer.Annu. Rev. Immunol.

学术合作组织

（*排名不分先后）