撰文｜風
在腫瘤免疫中，CD8+T細胞的作用和轉化較為成熟。相比較，CD4+T細胞的相關研究較為有限。儘管如此，CD4+T細胞與多種腫瘤的免疫治療反應、過繼T細胞療法和疫苗的效果緊密相關 （詳見BioArt報道：；；；；；） 。一方面，CD4+T細胞的擴增預測臨床結局，且CD4+T細胞向Th1和Tfh分化有助於抗腫瘤免疫效果【1-5】。另一方面， （regulatory CD4+T cell，Treg） 或者功能失調CD4+T細胞也與疾病進展相關【6-8】。因此，雖然活化的CD4+T細胞是腫瘤免疫防線的重要組成，但影響CD4+T細胞抗腫瘤效果的機制仍然不清楚。
近日，美國埃默裡大學醫學院泌尿外科Haydn T. Kissick研究團隊在Nature雜誌線上發表題為Differentiation fate of a stem-like CD4 T cell controls immunity to cancer的研究論文。該研究在和淋巴結內鑑定一群具有增殖和多亞群分化能力的幹細胞樣TCF1+Lin-CD4+T細胞，其分化而來的Th1亞群可以透過IFNγ促進CD8+T細胞的效應分化以增強抗腫瘤免疫。
為了解CD4+T細胞反應的異質性，作者對人腎癌組織分離的PD1+CD45RA-CD4+T細胞行scRNA-seq分析。UMAP分析將PD1+CD45RA-CD4+T細胞分為3群：C1為Treg樣，表達FOXP3和L2RA；C2為Th1樣，表達TBX21、EOMES和細胞毒分子；C3則為幹細胞樣，其不表達任何譜系相關轉錄因子 （lineage-negative，Lin-） ，如BCL6、TBX21、GATA3或RORC，而表達TCF7和幹細胞樣基因，同時富集幹細胞樣CD8+T細胞特徵基因，表明一種靜息狀態。流式分析也證實這三種細胞群在腎癌、膀胱癌和前列腺癌存在，表明並不是腎癌獨有現象。在腫瘤相關淋巴結中，作者同樣發現在PD1+CD45RA-活化CD4+T細胞中，20-60%是TCF1+Lin-的幹細胞樣細胞群，表明在多種腫瘤組織和淋巴結中TCF1+Lin-是活化CD4+T細胞的主要群體。隨後，作者發現TCF1+Lin-CD4+T細胞可以在體外增殖並向Th1、Treg和Tfh亞群分化。另外scRNA-seq和scTCR-seq分析表明腎癌組織內TCF1+Lin-CD4+T細胞和其他Treg等亞群的TCR有重疊，表明這些細胞存在譜系關係。這些結果說明TCF1+Lin-CD4+T細胞具有幹細胞樣特徵並作為前體細胞進一步分化為效應細胞亞群。
緊接著，作者使用表達LCMV糖蛋白 （glycoprotein，GP） 的TRAMPC1細胞接種小鼠以在體內監測抗原特異性TCF1+Lin-CD4+T細胞的功能和分化動力學。在第一週，GP66+CD4+T細胞在淋巴結迅速擴增並持續存在，且已經出現TCF1+Lin-CD4+T細胞群。5周後，淋巴結內GP66+CD4+T細胞存在TCF1+Lin-、Foxp3+和Bcl6+群，以及小部分Tbet+和RORγt+細胞群。在腫瘤內，大部分GP66+CD4+T細胞為Treg樣，小部分為TCF1+Lin-。之後，作者將從SMARTA小鼠 （表達LCMV GP特異性TCR） 分離的初始CD4+T細胞過繼入TRAMPC1細胞接種的小鼠，同樣發現類似的分化軌跡。與此同時，分離TRAMPC1細胞接種小鼠淋巴結的TCF1+Lin-CD4+T細胞並過繼入正常小鼠後給予LCMV感染，發現大部分過繼細胞分化為Th1和Tfh細胞，小部分為Treg，表明TCF1+Lin-CD4+T細胞的分化亞群方向取決於所處環境。總之，這些結果進一步說明TCF1+Lin-是一種幹細胞樣CD4+T細胞。
前述結果表明腫瘤及其淋巴結Treg佔PD1+CD4+T細胞主要群體，作者猜想Treg是否抑制TCF1+Lin-CD4+T細胞向其他效應亞群分化。Foxp3-DTR小鼠結合TRAMPC1細胞接種實驗證實Treg缺陷後GP66+CD4+T細胞顯著擴增且向Th1分化，且非抗原特異性CD4+T細胞也向Th1分化。scRNA-seq表明Treg缺失時，TCF1+Lin-CD4+T細胞在保留幹細胞基因同時上調Th1相關基因表達。TCR-seq進一步證實Treg缺失促進的Th1細胞與TCF1+Lin-CD4+T細胞的TCR存在90%重疊，表明TCF1+Lin-CD4+T是Th1細胞的前體細胞。隨後，作者分選TRAMPC1細胞接種小鼠的SMARTA幹細胞樣細胞或Treg細胞後過繼入WT或Foxp-DTR小鼠，2天后白喉毒素處理。5天后分析發現，WT小鼠內過繼的幹細胞樣細胞在淋巴結存在，小部分向Treg和Tfh分化；而Treg缺失時，過繼的幹細胞樣細胞大量分化為Th1細胞。過繼的SMARTA Treg則無論Treg是否敲除均保留Foxp3表達。這些結果說明TCF1+Lin-細胞在腫瘤中可以向Th1分化，但能被Treg抑制。
那麼這種TCF1+Lin-CD4+T細胞來源的Th1細胞分化對抗腫瘤免疫是否有用？作者在TRAMPC1-GP 和B16F10-GP兩種腫瘤模型中發現，CD4+T細胞刪除削弱抗腫瘤免疫，且CD4+T細胞的作用依賴於CD8+T細胞。CD4+T細胞刪除引起淋巴結幹細胞樣CD8+T細胞擴增但效應分化顯著降低，而Treg刪除則可以促進CD8+T細胞效應分化和擴增，提示幹細胞樣CD4+T細胞或Th1細胞誘導淋巴結CD8+T細胞的效應功能。為了釐清哪種細胞起作用，作者在SMARTA T細胞中構建四環素誘導的TBET過表達荷瘤小鼠內。相比於對照組，四環素誘導聯合PDL1抑制劑有效促進CD4+T細胞的Th1分化以及CD8+T細胞的擴增和效應分化，並展現良好的腫瘤控制，表明Th1亞群促進CD8+T細胞的效應分化。相反，當作者在四環素TBET過表達的 SMARTA T細胞中敲除IFNγ時，上述TBET過表達介導的CD4+/CD8+T細胞效應分化和抗腫瘤效應消失。同樣，缺失Ifngr1的CD8+T細胞不再對CD4+T細胞反應。最後，作者在人腎癌組織中發現Th1細胞頻率與效應CD8+T細胞浸潤以及腫瘤免疫抑制劑治療效果正相關。
這些結果均表明Th1細胞分泌的IFNγ在誘導CD8+T細胞抗腫瘤中的重要作用。
綜上所述，這項研究揭示腫瘤特異性TCF1+Lin-幹細胞樣CD4+T細胞具有增殖和分化能力，其分化亞群方向對CD8+T細胞的抗腫瘤免疫起到重要作用，為靶向CD4+T細胞的腫瘤免疫療法提供理解和應用思路。
原文連結：https://doi.org/10.1038/s41586-024-08076-7
製版人：十一
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