調(diào)節(jié)性T細(xì)胞與腫瘤研究進(jìn)展

曹寒冰,艾曉杰

(上海交通大學(xué)農(nóng)業(yè)與生物學(xué)院,上海市獸醫(yī)生物技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，上海 200240)

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調(diào)節(jié)性T細(xì)胞與腫瘤研究進(jìn)展

曹寒冰,艾曉杰*

(上海交通大學(xué)農(nóng)業(yè)與生物學(xué)院,上海市獸醫(yī)生物技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，上海 200240)

摘要：調(diào)節(jié)性T細(xì)胞是機(jī)體內(nèi)存在的一群具有免疫抑制性作用的細(xì)胞，對(duì)于維護(hù)機(jī)體免疫平衡具有重要作用，同時(shí)其與腫瘤的發(fā)生發(fā)展關(guān)系密切。關(guān)于調(diào)節(jié)性T細(xì)胞的研究很多，但其在體內(nèi)如何調(diào)控腫瘤的發(fā)生發(fā)展仍不清楚。隨著對(duì)調(diào)節(jié)性T細(xì)胞的表型以及其作用機(jī)制的深入研究，發(fā)現(xiàn)調(diào)節(jié)性T細(xì)胞可能在不同類型的腫瘤內(nèi)對(duì)疾病起到完全相反的作用。同時(shí)通過其作用機(jī)制的研究，也篩選出了一批腫瘤免疫治療的潛在靶點(diǎn)，為腫瘤免疫治療領(lǐng)域，如單克隆抗體和小分子抑制劑開發(fā)等提供了新思路。

關(guān)鍵詞：調(diào)節(jié)性T細(xì)胞;腫瘤免疫;治療靶點(diǎn)

調(diào)節(jié)性T細(xì)胞(regulatory T cells,Treg)對(duì)于調(diào)控機(jī)體免疫平衡具有重要作用。同時(shí)其也被認(rèn)為是腫瘤免疫逃逸的一個(gè)重要因素[1]，所以針對(duì)Treg的系統(tǒng)性研究顯得尤為重要。以下將從Treg的發(fā)現(xiàn)及表型出發(fā)，介紹其與腫瘤發(fā)展的相互作用關(guān)系，同時(shí)闡述它在體內(nèi)的可能作用機(jī)制，并概述其在腫瘤免疫治療領(lǐng)域的研究進(jìn)展。

1　Treg的發(fā)現(xiàn)及表型

Treg是通過影響其他細(xì)胞亞群的免疫活性，從而產(chǎn)生抑制性免疫反應(yīng)的一群T細(xì)胞。機(jī)體內(nèi)存在幾種不同表型的調(diào)節(jié)性T細(xì)胞亞群，經(jīng)典的調(diào)節(jié)性T細(xì)胞的表型為CD4+CD25+Foxp3+[2]。

Treg最初由Gershon R K等在1971年發(fā)現(xiàn)[3]，將這群胸腺來源的并且可以抑制抗體反應(yīng)和T細(xì)胞反應(yīng)的T細(xì)胞命名為抑制性T細(xì)胞(suppressive T cells)。直到1995年，Sakaguchi S等[4]發(fā)現(xiàn)白介素2受體α鏈(CD25)可以作為CD4+抑制性T細(xì)胞的一個(gè)表面標(biāo)記分子，才首次確證了抑制性T細(xì)胞的存在。隨后，大量研究基本明確了調(diào)節(jié)性T細(xì)胞的生物學(xué)特性，同時(shí)鑒定出了具有調(diào)節(jié)特性的不同T細(xì)胞亞群，例如天然發(fā)生CD4+CD25high調(diào)節(jié)性T細(xì)胞，誘導(dǎo)產(chǎn)生的調(diào)節(jié)性T細(xì)胞Tr1以及在外周由CD4+CD25-T細(xì)胞轉(zhuǎn)變成的CD4+CD25high調(diào)節(jié)性T細(xì)胞[5]。這些具有免疫調(diào)節(jié)功能的T細(xì)胞亞群共同作用，產(chǎn)生細(xì)胞免疫抑制效應(yīng)。

隨著研究的深入，研究者發(fā)現(xiàn)CD25并不是一個(gè)特異性很好的調(diào)節(jié)性T細(xì)胞標(biāo)記。在對(duì)小鼠研究中，實(shí)驗(yàn)動(dòng)物處于無病原環(huán)境，CD25是調(diào)節(jié)性T細(xì)胞一個(gè)特異性較強(qiáng)的表面標(biāo)記分子。而人卻處在被抗原包圍的環(huán)境中，體內(nèi)所產(chǎn)生激活的效應(yīng)T細(xì)胞也表達(dá)CD25分子。由此影響了CD25作為調(diào)節(jié)性T細(xì)胞標(biāo)記分子的特異性。進(jìn)而，研究者發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)錄因子FOXP3(Forkhead box P3,叉狀頭轉(zhuǎn)錄因子P3)是一個(gè)調(diào)節(jié)性T細(xì)胞特異性表達(dá)的分子，同時(shí)也是CD4+CD25+調(diào)節(jié)性T細(xì)胞發(fā)育和功能相關(guān)的重要分子[6]。這一重大發(fā)現(xiàn)，再次推動(dòng)了該領(lǐng)域的快速發(fā)展。

2　Treg與腫瘤的相關(guān)性

研究表明調(diào)節(jié)性T細(xì)胞介導(dǎo)的免疫抑制是導(dǎo)致腫瘤逃避機(jī)體免疫反應(yīng)的一個(gè)主要因素，從而成為抗腫瘤治療的一個(gè)主要障礙[7]。在肺癌、乳腺癌、宮頸癌和胃癌[8-12]等多種類型的腫瘤組織中都可以檢測(cè)到Treg比例上調(diào)。Treg數(shù)量增多可能是多種機(jī)制共同作用的結(jié)果，Treg可以更有效的遷移到腫瘤微環(huán)境中；局部獨(dú)特的腫瘤微環(huán)境更有利于Treg的增殖[13]；在腫瘤內(nèi)部或腫瘤浸潤淋巴結(jié)等處pTreg(peripheral Treg)細(xì)胞由靜息狀態(tài)T細(xì)胞轉(zhuǎn)化生成。這些增多的且具有高度抑制活性的Treg不僅可以幫助腫瘤逃避機(jī)體免疫監(jiān)視，同時(shí)也是當(dāng)前免疫治療的重要阻礙。因此，Treg可能是提高抗腫瘤免疫反應(yīng)理想的靶點(diǎn)。所以，研究認(rèn)為在腫瘤環(huán)境中的Treg數(shù)量與腫瘤病人的預(yù)后呈負(fù)相關(guān)。

盡管在上述多種類型的腫瘤中較高的Treg數(shù)量與較差的臨床結(jié)果相關(guān)，也有研究表明腫瘤微環(huán)境或者外周血中Treg升高的作用有限，在一些淋巴細(xì)胞增生疾病，如濾泡性淋巴瘤中Treg的升高甚至與病人臨床癥狀改善相關(guān)[14]。這可能部分由于二級(jí)淋巴結(jié)的特殊性所致，Treg本能的可以抑制B細(xì)胞的功能。但Treg與B細(xì)胞來源的淋巴瘤之間的相互作用仍然有許多問題需要回答。同時(shí)，Treg的敲除在多種小鼠實(shí)體腫瘤中被證明緩解腫瘤生長(zhǎng)效果顯著，然而該策略的有效性卻未在小鼠淋巴瘤模型中得到驗(yàn)證。以上研究也表明，在所有惡性腫瘤中普遍應(yīng)用敲除Treg的策略，以達(dá)到治療的效果是不可行的。重要的是，在炎癥導(dǎo)致癌變的情況下，Treg可能會(huì)通過限制過度的炎癥反應(yīng)來避免癌變的發(fā)生[15]。炎癥導(dǎo)致的癌變模型在結(jié)直腸癌中研究相對(duì)較多。由于在這一特殊環(huán)境下，對(duì)于跟人腸道菌群產(chǎn)生影響的因素同時(shí)也會(huì)對(duì)該部位的慢性炎癥產(chǎn)生重要影響。應(yīng)用宏基因組的分析方法，分析了結(jié)直腸癌病人和健康人糞便，結(jié)果發(fā)現(xiàn)不同人群具有獨(dú)特的腸道微生物菌群譜[16]。而值得注意的是，Treg在這一特定條件下的影響并沒有得到有力的證實(shí)。這些研究表明，與已發(fā)生腫瘤中Treg不同的是，給具有慢性炎癥的病人采用Treg治療方法，可通過抑制局部癌變相關(guān)細(xì)胞因子的釋放，從而成為一個(gè)有效的治療手段。

3　Treg的作用機(jī)制

盡管針對(duì)Treg的研究很多，但其作用機(jī)制仍未定論。有關(guān)Treg的作用，目前有5種可能的機(jī)制：①Treg通過與抗原遞呈細(xì)胞(antigen presenting cells，APCs)表面的共刺激分子結(jié)合調(diào)控APCs的活性，最終導(dǎo)致APCs活化靜息狀態(tài)T細(xì)胞的能力下降或消失；②Treg通過分泌抑制性細(xì)胞因子IL(interleukin，白介素)10和轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子(transforming growth factor β，TGF-β)beta，對(duì)效應(yīng)T細(xì)胞(effector T cell，Teff)和APCs產(chǎn)生功能性抑制；③在某些條件下，Treg通過分泌穿孔素和顆粒酶產(chǎn)生直接細(xì)胞毒性，導(dǎo)致效應(yīng)細(xì)胞的凋亡；④Treg也可能會(huì)引起代謝紊亂，通過刺激APCs產(chǎn)生消耗必需氨基酸的酶，間接抑制靜息狀態(tài) T及Teff的增殖；⑤Treg可以與Teff競(jìng)爭(zhēng)APCs表面的信號(hào)以及其他免疫激活細(xì)胞因子，如IL 2[1,17]。

試驗(yàn)證明，Treg可以對(duì)多種類型的細(xì)胞產(chǎn)生抑制效應(yīng)，這其中包括CD4+T細(xì)胞、CD8+T細(xì)胞、B細(xì)胞、自然殺傷T細(xì)胞(natural killer T cells，NKT)和樹突狀細(xì)胞(dendritic cells，DCs)[18]。Treg抑制性效應(yīng)可以通過分泌型細(xì)胞因子，如IL 10、TGF beta、IL 35及半乳凝集素(galectin)1介導(dǎo)，或者通過細(xì)胞表面的糖皮質(zhì)激素誘導(dǎo)的腫瘤壞死因子受體(glucocorticoid-induced TNF receptor，GITR)、細(xì)胞毒T淋巴細(xì)胞相關(guān)蛋白(cytotoxic T-lymphocyte-associated protein，CTLA)4、分化抗原簇(cluster of differentiation,CD)39和CD73等分子介導(dǎo)[18]。Treg針對(duì)靶細(xì)胞的效應(yīng)功能是多樣的：調(diào)節(jié)其他免疫細(xì)胞的功能特性，如下調(diào)IL-2和其他重要生長(zhǎng)因子的表達(dá)；通過分泌的穿孔素和顆粒酶殺傷靶細(xì)胞，如可殺傷不成熟和成熟DC細(xì)胞。此外，Treg也可將APCs本身轉(zhuǎn)化成免疫抑制性細(xì)胞，可與其他免疫細(xì)胞競(jìng)爭(zhēng)生長(zhǎng)因子，尤其是IL-2，最終可能結(jié)果是這些細(xì)胞本身也轉(zhuǎn)化成Foxp3+調(diào)節(jié)性細(xì)胞[19]。

4　靶向Treg治療的可能靶點(diǎn)

由于Treg具有上述免疫抑制效果，去除或抑制Treg的功能則可能會(huì)極大地提高抗腫瘤免疫效果。為了達(dá)到上述目的，研究人員采用包括DNA芯片[20]微陣等技術(shù)，篩選出Treg特異性或調(diào)控其功能的表面標(biāo)記。研究揭示了一些功能性分子，如CD25、GITR、CTLA4、CD134及FR4可以作為靶向Treg治療的候選靶點(diǎn)。

4.1CD25

在嚙齒類動(dòng)物試驗(yàn)中，通過CD25單克隆抗體可以極大地促進(jìn)Teff的活化和擴(kuò)增，同時(shí)抑制腫瘤的生長(zhǎng)。然而由于活化的CD8+Teff同時(shí)也會(huì)表達(dá)CD25，并且IL-2也是Teff增殖所必需的，采用anti-CD25單克隆抗體或者IL-2單克隆抗體偶聯(lián)毒素等方案，也可能同時(shí)壓制抗腫瘤免疫反應(yīng)。值得注意的是，在腫瘤接種前注射anti-CD25單克隆抗體可以激起機(jī)體有效的抗腫瘤反應(yīng)；而在腫瘤接種后注射該單克隆抗體卻通常不會(huì)如此有效[21]。

4.2GITR

激素性腫瘤壞死因子受體(GITR)是可在不同水平表達(dá)于靜息狀態(tài)下CD4+T細(xì)胞和CD8+T細(xì)胞表面的共刺激分子。該分子同時(shí)也組成性高表達(dá)于Treg表面，且該分子可通過與其配體或anti-GITR單克隆抗體的結(jié)合而激活下游信號(hào)通路，最終抑制Treg的活性和功能。針對(duì)GITR敲除小鼠的研究表明，GITR對(duì)Treg活性的抑制作用來自于GITR對(duì)CD25-T細(xì)胞的共刺激分子活性，使得CD25-T細(xì)胞可以抵抗Treg的抑制性作用。同時(shí)，通過GITR的配體或anti-GITR單克隆抗體活化GITR信號(hào)通路可以增加腫瘤特異性的CD4+T細(xì)胞和CD8+T細(xì)胞反應(yīng)[22]。此外，在腫瘤長(zhǎng)到一定大小的時(shí)候采用anti-GITR單克隆抗體治療要比提前治療或是腫瘤接種后立即治療效果好。這表明anti-GITR刺激在與腫瘤抗原刺激結(jié)合的情況下可促進(jìn)抗腫瘤T細(xì)胞反應(yīng)[21]。所以，anti-GITR單克隆抗體治療將是腫瘤免疫治療的一個(gè)很有前途的研究方向。

4.3細(xì)胞毒性T淋巴細(xì)胞相關(guān)蛋白4

細(xì)胞毒性T淋巴細(xì)胞相關(guān)蛋白4(CTLA-4)表達(dá)于活化的T細(xì)胞表面，是介導(dǎo)免疫反應(yīng)過程中抑制性信號(hào)傳遞的免疫負(fù)調(diào)控分子。CTLA-4同時(shí)組成性表達(dá)于活化的Treg表面，且隨著TCR信號(hào)通路的活化而上調(diào)表達(dá)。研究表明，阻斷CTLA-4信號(hào)通路可以抑制Treg抑制性功能。采用條件敲除轉(zhuǎn)基因小鼠，將Treg表面的CTLA-4敲除不僅可以打破機(jī)體自身免疫耐受，同時(shí)也會(huì)破壞Treg對(duì)抗腫瘤反應(yīng)的抑制活性[23]。通過系統(tǒng)性敲除無論是Treg表面CLTA-4還是非Treg表面CTLA-4表明，CTLA-4是Treg及活化Teff行使正常功能所必需的功能性分子，且通過對(duì)CTLA-4的阻斷可以通過抑制Treg功能同時(shí)促進(jìn)Teff功能，最終達(dá)到增強(qiáng)抗腫瘤免疫效應(yīng)的效果[23]。

4.4CD134

CD134是TNF受體家族的一個(gè)共刺激分子，瞬時(shí)表達(dá)于活化的T細(xì)胞表面，而組成性表達(dá)于Treg表面。研究表明采用anti-CD134單克隆抗體可以阻斷Treg的抑制性功能[24]。此外，anti-CD134單克隆抗體的瘤內(nèi)注射可以顯著抑制腫瘤的生長(zhǎng)。針對(duì)CD134缺失的Treg和Teff的研究表明，CD134對(duì)以上二者的功能均有影響，提示anti-OX40單克隆抗體治療產(chǎn)生的抗腫瘤效應(yīng)可能是由于Treg抑制性活性的降低以及Teff反應(yīng)活性增強(qiáng)[24]。

4.5FR4

在嚙齒類動(dòng)物中，Treg相對(duì)靜息狀態(tài)T細(xì)胞表達(dá)更高水平的葉酸受體4(Folate receptor 4，F(xiàn)R4)，且在TCR信號(hào)通路活化后能更大程度的上調(diào)FR4的表達(dá)。因此，可基于此將Treg和活化的T細(xì)胞加以區(qū)分[25]。因此，anti-FR4單克隆抗體可在清除活化的Treg的同時(shí)保留Teff，因而表現(xiàn)出更有效的抗腫瘤作用。

除了以上對(duì)Treg功能具有調(diào)控性的分子可作為腫瘤免疫靶點(diǎn)，目前也有許多研究選擇Treg表面與其運(yùn)動(dòng)歸巢相關(guān)的分子為治療靶點(diǎn)，如靶向CC模體趨化因子受體(C-C chemokine receptor type，CCR)4分子[26]，通過阻斷Treg歸巢到腫瘤組織，達(dá)到抗腫瘤效果。

5　小結(jié)及展望

隨著Treg的發(fā)現(xiàn)，針對(duì)其的表型研究促進(jìn)了對(duì)其進(jìn)一步的功能探究。而Treg除了已被普遍接受的在機(jī)體免疫平衡中的重要作用[27]，其與腫瘤免疫逃逸的重要相關(guān)性也是其得到更多的關(guān)注。通過對(duì)Treg與腫瘤相關(guān)性的研究，可以為未來明確靶向Treg治療的適應(yīng)癥提供重要指導(dǎo)。而目前關(guān)于Treg抑制功能的研究發(fā)現(xiàn)Treg在體內(nèi)的抑制性功能是多樣的，一個(gè)免疫反應(yīng)的結(jié)果可能是多種抑制機(jī)制綜合作用的結(jié)果，且Treg存在不同微環(huán)境下功能特性會(huì)有所不同的特性。針對(duì)Treg功能性研究篩選出了一系列可能應(yīng)用于抗腫瘤免疫治療的有效靶點(diǎn)。目前針對(duì)Treg的腫瘤免疫治療可能的靶點(diǎn)分為2種，即以Treg抑制性功能分子為靶點(diǎn)，或者以Treg趨化因子受體為靶點(diǎn)。但目前以上研究多是在實(shí)驗(yàn)動(dòng)物上得到的結(jié)論，未來若在人體上得到驗(yàn)證，以及針對(duì)以上靶點(diǎn)單克隆抗體或抑制劑的研究，將極大的推動(dòng)腫瘤免疫治療的發(fā)展，并可能幫助人類戰(zhàn)勝腫瘤。

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收稿日期：2016-03-16

作者簡(jiǎn)介：曹寒冰(1992-)，男，河南周口人，碩士研究生，主要從事動(dòng)物腫瘤免疫研究。*通訊作者

中圖分類號(hào):R730.4

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A

文章編號(hào):1007-5038(2016)07-0080-04

Progress on Regulatory T Cells and Tumor

CAO Han-bing,AI Xiao-jie

(SchoolofAgricultureandBiology,ShanghaiJiaotongUniversity/ShanghaiKeyLaboratoryofVeterinaryBiotechnology,Shanghai,200240,China)

Abstract:Regulatory T cells are suppressive immune cells in the body,and they play an important role in the maintenance of immune balance.At the same time,they are closely related to tumor development.Studies on regulatory T cells are numerous,but until now,how they regulate tumor development in vivo remains unclear.With the advance of studies on regulatory T cells’ phenotype and their working mechanism,researchers found that regulatory T cells might play a completely opposite role in different types of tumors.Meanwhile,by studying their working mechanism,they also screened a number of potential targets for tumor immunotherapy.And these provide a new idea for the field of tumor immunotherapy,such as development of monoclonal antibodies and small molecule inhibitors.

Key words:regulatory T cell; tumor immunity; immunotherapy target