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近日，廈門大學的周大旺與陳蘭芬教授聯合陸軍軍醫大學的葉麗林教授團隊破解了惡性良性腫瘤“壓垮”T細胞的機制。論文于近日發表在《細胞》期刊上[1]。
真是實體意義上的壓垮！
他們發現，惡性良性腫瘤組織中硬度較高的高度纖維化區域，可以通過機械應力誘導抗惡性良性腫瘤T細胞功能耗竭。T細胞表面的機械敏感性通道蛋白能夠将這種外來的機械應力轉變為細胞内生化信号，與T細胞表面受體（TCR）信号協同誘導轉錄因子Osr2的表達，重塑T細胞表型，促進功能耗竭。
這項研究鑒定Osr2為CD8陽性T細胞在響應機械應力時的一個關鍵免疫檢查點。小鼠實驗中，敲除Osr2可以大大緩解CAR-T療法應用于實體瘤治療時的T細胞耗竭問題，提高療效。
論文首頁截圖
在發生和進展過程中，惡性良性腫瘤不僅會改變生物學行為，還會改變實體特性。
論單個惡性良性腫瘤細胞，通常是要比非惡性惡性良性腫瘤細胞更軟。2021年發表在Nature Biomedical Engineering的一篇論文已經揭露惡性良性腫瘤細胞“以柔克剛”的手段[2]，将細胞硬度減低鑒定為一種實體免疫檢查點，證明通過消耗惡性良性腫瘤細胞質膜膽固醇使硬度增加，能夠削弱其對T細胞殺傷作用的抵抗。
細胞外基質（ECM）呢，其結構改變和硬度增強是癌症的典型标志。這些變化主要由惡性良性腫瘤相關成纖維細胞（CAFs）引起，與細胞外基質蛋白的異常産生和交聯相關，導緻實體瘤組織通常比正常組織更為堅硬。這種“地形”變化對T細胞的作戰行動造成了影響，降低ECM硬度可以改善T細胞遷移和提高癌症免疫檢查點阻斷（ICB）療效，而這方面的機制尚不明了。
此次，研究團隊試圖探索和了解ECM硬度變化對CD8+T細胞的具體影響和潛在機制。
研究團隊利用肝細胞癌患者的樣本觀察到，惡性良性腫瘤組織的高纖維化區域富集着處于耗竭狀态的CD8+T細胞（TEX）。在建構體外模型，使用不同硬度的聚二甲基矽氧烷（PDMS）凝膠模拟惡性良性腫瘤微環境時，他們發現ECM硬度提高會顯著促進和增強活化T細胞的耗竭，表現為IFN-γ和TNF-α的低表達及PD-1和TIM-3的高表達。
這意味着，惡性良性腫瘤可能借以堅硬的ECM，給T細胞施加着真正實體意義上的巨大壓力。（真·壓力大到歇菜）
患者肝癌組織樣本和體外實驗模型結果顯示，ECM硬度與T細胞耗竭有關
要想幫助T細胞解困，我們得先找到T細胞身上的“受力點”，也就是負責感受機械刺激并将其轉化為細胞内生化信号的機械敏感性離子通道 （MSIC）。
經過體外實驗和小鼠實驗驗證，研究團隊将目光鎖定在機械敏感性離子通道蛋白Piezo1上。他們發現，Piezo1在活化CD8+T細胞表面高度表達，Piezo1感受到外界的機械應力後激活，結構改變、通道開放，促進鈣離子内流，導緻了CD8+T細胞的耗竭程度。
使用Piezo1抑制劑或者基因敲除手段，可以減輕CD8+T細胞在硬化培養基質或惡性良性腫瘤中的耗竭情況，表現出更強的細胞毒性和增殖能力；相反，Piezo1激活劑處理會抑制CD8+T細胞的增殖和産生IFN-γ。
接下來的研究，揭示了惡性良性腫瘤組織如何使用實體攻擊壓垮T細胞。
從機制上來看，當T細胞遇到高硬度的ECM時，Piezo1作為機械敏感性離子通道将機械應力轉化為鈣信号，激活T細胞内CREB等轉錄因子，進而促進轉錄因子Osr2表達。Osr2的上調能夠重塑T細胞的表觀遺傳狀态，抑制T細胞殺傷功能的基因表達，進而引起和加劇T細胞的耗竭狀态。此外，Osr2的表達不僅依賴于機械應力，還需要通過T細胞受體（TCR）的信号共同誘導。
機制
正巧，CAR-T細胞療法在實體瘤中面臨的一大挑戰，便是無法避免的T細胞功能衰竭。利用結直腸癌小鼠模型，研究團隊探索敲除Osr2的基因是否能夠提升CAR-T細胞療法在實體瘤治療中的效果。
結果顯示，相較于Osr2正常表達的CAR-T細胞，敲除Osr2的CAR-T細胞在輸注回小鼠體内後，對惡性良性腫瘤生長的控制明顯增強。T細胞增殖數量增加、凋亡數量減少，表達細胞毒性因子的效應T細胞占比增多，PD-1、TIM-3和LAG-3等耗竭相關标志物表達降低。
也就是說，Osr2有望成為針對實體瘤中CAR-T細胞功能衰竭的新幹預靶點，這為提升固體惡性良性腫瘤免疫治療效果開啟了新的可能。
敲除Osr2可以緩解CAR-T療法中的T細胞耗竭問題
這項研究拓展了我們對惡性良性腫瘤利用其實體特性進行免疫逃逸的了解，又找到了一種幫助抗惡性良性腫瘤T細胞排憂解難的方式嘿。
參考文獻：
[1]https://www.cell.com/cell/abstract/S0092-8674(24)00448-3
[2]Lei K, Kurum A, Kaynak M, et al. Cancer-cell stiffening via cholesterol depletion enhances adoptive T-cell immunotherapy. Nat Biomed Eng. 2021;5(12):1411-1425. doi:10.1038/s41551-021-00826-6
本文作者丨張艾迪