CD8+ T細胞活化與分化的分子機制

劉 暢 王紅艷

(中科院上海生物化學與細胞生物學研究所系統(tǒng)生物學重點實驗室/中科院分子細胞卓越中心，上海200000)

·專家述評·

CD8+T細胞活化與分化的分子機制

劉 暢 王紅艷

(中科院上海生物化學與細胞生物學研究所系統(tǒng)生物學重點實驗室/中科院分子細胞卓越中心，上海200000)

CD8+T細胞識別由MHCⅠ分子遞呈的抗原肽，由于大多數(shù)有核細胞都表達MHCⅠ分子，因此CD8+T細胞在清除被病毒、胞內(nèi)菌、寄生蟲等感染的細胞或突變的腫瘤細胞中發(fā)揮著重要作用。識別病原微生物等抗原后，CD8+T細胞活化并分化形成多種類型的效應(yīng)和記憶細胞，不僅能及時清除被感染的細胞，也能形成長期保護。各亞群CD8+T細胞的表面分子、功能和定位不同，細胞存活的時間、再次感染時的增殖能力和效應(yīng)功能也有所差別。本文主要討論CD8+T細胞如何受到多條信號通路和轉(zhuǎn)錄因子調(diào)控，活化和分化成不同類型的效應(yīng)和記憶細胞，并對臨床應(yīng)用T細胞抵御腫瘤和病原微生物的進展作一簡單概述。

細胞毒性T細胞；活化；分化；記憶T細胞；效應(yīng)T細胞

劉 暢(1991年-)，2012年畢業(yè)于云南大學生命科學與技術(shù)基地班，同年推薦免試進入中國科學院生物化學與細胞生物學研究所，師從王紅艷研究員，攻讀博士學位，主要研究巨噬細胞和CD8+T細胞的功能。2016年作為共同第一作者在Cell Reports上發(fā)表TET3通過非DNA去甲基化方式負性調(diào)控 Ⅰ 型干擾素產(chǎn)生的論文，目前正在進行CD8+T細胞殺傷功能研究。

王紅艷(1975年-)，任中科院上海生化與細胞所研究員。2007年1月獲英國倫敦帝國理工學院博士，2007～2010年在英國劍橋大學任Research Fellow，2010年3月起任中科院上海生化與細胞所研究員，課題組長。研究領(lǐng)域為“免疫細胞介導的炎癥相關(guān)疾病”，發(fā)表SCI論文31篇。其中，以通訊作者或第一作者(共同)發(fā)表論文20篇，累計影響因子為172。自2010年獨立建實驗室以來，以通訊或共同通訊作者發(fā)表10篇論文，包括Immunity、J Clin Invest、J Exp Med、EMBO Mol Med、Cell Research、PLoS Pathogens、Cell Reports等，獲得或申請發(fā)明專利3項。此外，發(fā)表受邀綜述4篇。任JBC、Frontiers in Immunology、Immunology等編委；任中國免疫學會基礎(chǔ)免疫分會委員。主持國家自然科學基金“優(yōu)秀青年基金”和面上項目3項(2項已結(jié)題)，任中科院分子細胞卓越中心成員先導B課題組長和兩項科技部重大科學研究項目的課題組長(1項已結(jié)題)等資助；2011年獲中科院百人計劃、上海浦江人才計劃。2015年獲中科院優(yōu)秀研究生指導教師獎。

CD8+T細胞來源于骨髓造血干細胞，在胸腺中經(jīng)過基因V(D)J重排和陽選/陰選發(fā)育成熟，遷出胸腺后在血液和淋巴器官間循環(huán)[1]。識別特定抗原的靜息態(tài)CD8+T細胞僅有10～1 000個，這保證了體內(nèi)有限數(shù)量的CD8+T細胞能夠識別眾多抗原[2]。CD8+T細胞通過其表面的TCR識別由MHCⅠ分子遞呈的抗原肽而被活化，活化后的CD8+T細胞會經(jīng)歷擴增、收縮和記憶形成三個階段。擴增階段產(chǎn)生大量的抗原特異性CD8+T細胞，經(jīng)過大于13次的分裂，最多可產(chǎn)生約10 000個子細胞，但是其中的90%～95%都會在收縮階段凋亡，防止機體產(chǎn)生自身免疫疾病。而剩余的5%～10%細胞則會進一步分化，形成記憶細胞長期存活，當再次感染時能夠迅速響應(yīng)清除病原[2，3]。

1 抗原遞呈與CD8+ T細胞的活化

抗原遞呈細胞(Antigen presenting cell，APCs)通過抗原肽-Ⅰ型主要組織相容性復合體(Pathogen-derived peptides-major histocompatibility complex class Ⅰ,pMHC-Ⅰ)與CD8+T細胞表面的TCR結(jié)合，協(xié)同黏附分子淋巴細胞功能相關(guān)分子/細胞間黏附分子1(LFA-1/ICAM-1)形成免疫突觸，從而活化CD8+T細胞[4]?？乖耐ǔＳ?～10個氨基酸[5]，是APCs將抗原吞入后經(jīng)過蛋白酶體的消化、降解，被抗原處理相關(guān)轉(zhuǎn)運蛋白(Transporter associated with antigen processing，TAP)轉(zhuǎn)運到內(nèi)質(zhì)網(wǎng)中進一步加工，然后被裝載到MHCⅠ分子，并被運送到細胞膜表面。此外，凋亡細胞等產(chǎn)生的胞外蛋白與MHCⅠ分子結(jié)合，通過另外一種稱為交叉遞呈的作用，也能促進CD8+T細胞的活化。比如CD8α+DCs特異性表達趨化因子受體XCR1，能夠與CD8+T細胞表面的XCR1配體——XCL1結(jié)合，完成交叉遞呈[6]。

CD8+T細胞的活化和分化需要三種信號形成的分子網(wǎng)絡(luò)：T細胞受體/抗原肽-Ⅰ型主要組織相容性復合體(信號1)、共刺激信號(信號2，如CD28-CD80/CD86、CD40-CD40L、OX40-OX40L等)和炎癥因子(信號3，如type Ⅰ IFNs、IFN-γ、IL-2、IL-12、IL-27等)[7-10]。信號1決定了CD8+T細胞具有抗原特異性，也影響CD8+T細胞增殖；信號2能夠增強信號1即TCR信號，信號3會影響細胞的存活、增殖和分化方向?？乖愋汀⒖乖嬖跁r間及炎癥信號的強弱等任何條件的變化都會影響CD8+T細胞的效應(yīng)功能和分化水平以及二次免疫應(yīng)答反應(yīng)。比如，L.monocytogenes感染后24 h使用抗生素處理，并不影響CD8+T細胞的增殖，但是若是感染后12 h使用抗生素處理，則嚴重影響細胞增殖[2]。此外，若是缺少IFN-γ和IL-12信號，CD8+T細胞會向IL-7Rαhi的記憶前體細胞方向分化[11]。在LCMV及VSV感染時，如果CD8+T細胞缺失IFN-α/β受體或者IL-27的受體也會出現(xiàn)TCM增多的現(xiàn)象。相反，如果炎癥水平和TCR信號很強，記憶細胞的數(shù)目會顯著減少[12，13]。

活化的CD8+T細胞又稱為細胞毒性T細胞(Cytotoxic T cell,CTL)，主要通過三種途徑發(fā)揮效應(yīng)功能：①產(chǎn)生細胞因子TNF-α和IFN-γ：TNF-α與靶細胞表面的TNFR結(jié)合，啟動胞內(nèi)Caspase途徑，誘導靶細胞凋亡。IFN-γ一方面促進靶細胞表面MHC分子的表達從而增強抗原遞呈，另一方面能促進巨噬細胞、樹突狀細胞的吞噬能力；②CD8+T細胞表面的CD95L與靶細胞表面的CD95結(jié)合，啟動靶細胞內(nèi)凋亡信號； ③CD8+T細胞通過釋放穿孔素、顆粒酶等細胞毒性分子裂解靶細胞[14]。CD8+T細胞清除不同病原所用的殺傷方式有所不同，如對LCMV的清除主要依賴于穿孔素，而非Fas途徑，但是在清除流感病毒時穿孔素和Fas途徑都是需要的[5]。此外，流感病毒感染時，肺部的效應(yīng)CD8+T細胞在產(chǎn)生IFN-γ的同時，還能夠產(chǎn)生IL-10，及TGF-β誘導產(chǎn)生的CD103+CD8+T細胞都能減少對肺部的損傷[15，16]。

2 CD8+ T細胞的分化和定位

感染后CD8+T細胞會經(jīng)歷擴增、收縮和記憶形成三個階段，各階段CD8+T細胞的表面分子、效應(yīng)功能和定位有所不同。活化后的CD8+T細胞可以分為短活效應(yīng)細胞(Short-lived effector cells，SLECs)和記憶前體效應(yīng)細胞(Memory precursor effector cells，MPECs)兩大類，常使用KLRG1和CD127(Interleukin-7 receptor subunit alpha,IL-7Rα)這兩個表面分子來表征CD8+T細胞的活化狀態(tài)。MPECs細胞為KLRG1lowCD127hi，在清除病原后進一步分化形成記憶細胞，而SLECs為KLRG1hiCD127low，能產(chǎn)生大量的細胞毒性分子和細胞因子，大部分在收縮階段凋亡。但這種分類方法并不是絕對的，也有CD127hi的細胞在清除病原后凋亡或者是KLRG1hiCD127low的細胞存活下來[17]。依據(jù)細胞表面分子和定位，可以將記憶細胞進一步分為中樞性記憶T細胞(Central memory T cells，TCM)，效應(yīng)性記憶T細胞(Effector memory T cells，TEM)和組織特異性T 細胞(Tissue resident memory T cells，TRM)三種類型[18，19]，見表1。不同活化狀態(tài)的CD8+T細胞表達的與細胞遷移相關(guān)的分子不同，包括選擇素/選擇素配體、趨化因子受體和整合素。CD62L(L-selectin,also known as CD62L)和CCR7能分別與高內(nèi)皮小靜脈(High endothelial venule，HEV)上的外周淋巴結(jié)地址素(Peripheral node addressins,PNAd)和CCL19/CCL21結(jié)合，介導CD8+T細胞遷入淋巴結(jié)，主要在靜息態(tài)CD8+T細胞和記憶細胞上表達[20]。CD8+T細胞表達的整合素和趨化因子受體決定了細胞的最終定位。比如，CCR9和α4β7有利于CD8+T細胞遷移至腸道，而CCR10和皮膚淋巴細胞抗原(Cutaneous lymphocyte antigen，CLA)對于CD8+T細胞遷移到皮膚很重要。CD8+T細胞有較強的可塑性，當外界環(huán)境變化時，CD8+T細胞的功能、表面分子和細胞定位也會發(fā)生改變[21]。當病原反復刺激時，記憶CD8+T細胞表型更像效應(yīng)細胞，且TEM的比例也會增多[22，23]。

表1 記憶細胞亞群

Tab.1 Memory T cell subsets

CelltypePhenotypeLocationFunctionalpropertiesTCMCD62LhiCCR7hiLymphnodes，spleen，bloodIncreasedproliferativepotential；moreIL?2production；in?creasedmigrationability；decreasedeffectorfunctionsandcy?totoxicityTEMCD62LlowCCR7lowSpleen，blood，liverDecreasedproliferativepotential；lessIL?2production；in?creasedmigrationability；increasedeffectorfunctionsandcy?totoxicityTRMCD103hiCD69hiCD62LlowCD27low；Expressionoftissue?specificchemokinereceptorsandinte?grinsSkin，lung，gut，brainDecreasedproliferativepotential；lessIL?2production；de?creasedmigrationability；increasedeffectorfunctionsandcy?totoxicity

目前有4種模型解釋CD8+T細胞存在多種分化狀態(tài)的原因[19]：一是單獨前體模型(Separate-precursor model)提出CD8+T細胞在胸腺中發(fā)育成熟的過程中已經(jīng)決定了其可能成為的細胞類型，但是支持證據(jù)較少；二是直線式發(fā)展模型(Linear progression model又稱Decreasing-potential model)，即在整個感染過程的不同階段，各種信號的累積效應(yīng)影響細胞分化狀態(tài)；三是信號強度模型(Signal-strength model)，在T細胞活化階段，3種信號的整體強度影響細胞分化；四是不對稱分裂模型(Asymmetric cell fate model)，即靠近APCs側(cè)的細胞會成為SLECs，而另外一側(cè)形成MPECs。

此外，在慢性病毒感染如HIV、HBV及HCV感染的病人和腫瘤中，抗原和炎癥的持續(xù)存在可以導致CD8+T細胞處于耗竭狀態(tài)(Exhausted T cells，TEX)， 不能有效地清除病毒和腫瘤[24,25]。這群抗原特異的CD8+TEX細胞產(chǎn)生較低水平的IL-2、TNF-α和IFN-γ等效應(yīng)分子，增殖能力受損，殺傷功能減弱；依賴抗原維持細胞存活和增殖，而不是像正常的記憶細胞那樣依賴IL-7、IL-15[10]；CD8+TEX細胞表面高水平表達PD-1、LAG3、CD244、CD160等抑制性分子；表觀遺傳學特征與正常的記憶細胞不同[24,26]。近期的研究發(fā)現(xiàn)，TEX的定位對其表型也有影響，如LCMV-Cl13感染時，位于B細胞濾泡中的CXCR5+CD8+T細胞的效應(yīng)功能強于CXCR5-細胞群[27]。

3 CD8+ T細胞分化的轉(zhuǎn)錄水平調(diào)控

CD8+T細胞表面的TCR與pMHCⅠ結(jié)合后，Src家族的激酶LCK/FYN對CD3胞內(nèi)段的ITAM進行磷酸化，招募并活化ZAP-70，ZAP-70隨后磷酸化LAT和SLP-76，促進與PLCγ1、VAV1、GRB2/SOS、ITK等形成信號小體，進一步促進下游的Ca2+、NFAT、NF-κB等信號通路，啟動與增殖、效應(yīng)功能等相關(guān)的基因的轉(zhuǎn)錄[28,29]。CD8+T細胞膜上高水平的游離膽固醇也有利于TCR成簇化及活化信號增強，更快形成成熟的免疫突觸，如當抑制膽固醇酯化酶ACAT1后能增強CTL的殺傷能力[30]。共刺激分子(如CD80、CD86)和共抑制分子(如PD-1、CTLA-4、Tim-3)的表達水平也影響著CD8+T細胞效應(yīng)功能[31-33]。此外，CD8+T細胞表面的細胞因子受體，如IL-2R、IL-12R、IFN-γR等與配體結(jié)合能夠促進或抑制基因的轉(zhuǎn)錄，且配體濃度會影響到下游信號強度和細胞的分化方向。高濃度的IL-2促進blimp1的轉(zhuǎn)錄和效應(yīng)CD8+T細胞的形成，低濃度的IL-2有利于誘導EOMES轉(zhuǎn)錄和記憶細胞的形成。IL-12則能夠誘導T-bet的轉(zhuǎn)錄，促進效應(yīng)CD8+T細胞形成。兩種細胞因子還可以促進ID2的轉(zhuǎn)錄[27]。另外，CD8+T細胞中也存在著TLR信號通路，如在牛痘病毒感染時會活化TLR2-MyD88通路，促進細胞的增殖和存活[34]。

T-bet和EOMES是調(diào)控CD8+T細胞效應(yīng)功能和分化的重要轉(zhuǎn)錄因子，都有T-box結(jié)構(gòu)域[35]。在CD8+T細胞中，T-bet由TCR和IL-12信號誘導表達，EOMES由RUNX3途徑上調(diào)表達。T-bet的表達在CD8+T細胞記憶形成的過程中逐漸降低，相反，EOMES的表達水平逐漸升高，該過程受到Type Ⅰ IFNs、IL-12、IL-4、IL-10等細胞因子及WNT信號通路調(diào)控，由TCF1啟動轉(zhuǎn)錄[36]。T-bet和EOMES在CD8+T細胞活化的早期，共同促進CTLs產(chǎn)生IFN-γ、顆粒酶B、穿孔素、CXCR3和CXCR4等[37]。在LCMV感染時，這兩個轉(zhuǎn)錄因子都缺失的CD8+T細胞沒有正常的殺傷功能并產(chǎn)生IL-17，引起大量中性粒細胞浸潤和嚴重的炎癥反應(yīng)并引起死亡[38]。T-bet和EOMES還可調(diào)控記憶細胞的形成。T-bet促進CD8+T細胞形成SLECs，CD8+T細胞缺失T-bet后不能正常形成KLRG1hiCD127low的效應(yīng)細胞，當過表達T-bet時表型回復[39]。EOMES促進TCM的形成，EOMES缺失的CD8+T細胞雖然能夠有效地形成KLRG1lowCD127hi的記憶前體細胞，但是不能正常分化表達CD122、CD62L、CXCR3和CXCR4等與歸巢、穩(wěn)態(tài)相關(guān)的分子[40]。

BLIMP1和BCL-6在調(diào)節(jié)CD8+T細胞過程中也起著相反的作用。在效應(yīng)細胞和記憶細胞中，BCL-6的表達也與BLIMP1成負相關(guān)。在LCMV感染時，CD127hi的記憶前體細胞中BCL-6的表達水平略微高于KLRG1hiCD127low的效應(yīng)細胞，而且隨著記憶細胞的成熟，BCL-6的表達水平升高，BLIMP1的表達水平降低。急性感染過程中，IL-10和IL-21可能會通過STAT3維持并促進記憶細胞中BCL-6的表達。在CD8+T細胞中過表達BCL-6能夠增加記憶細胞，尤其是TCM的數(shù)量。BLIMP1能抑制記憶細胞相關(guān)基因的表達，當LCMV感染BLIMP1缺失的小鼠時，CD62LhiCD127hi的記憶細胞數(shù)顯著增多[41]。 此外，BLIMP1促進KLRG1hiCD127low的效應(yīng)細胞形成，增強CTL遷移、產(chǎn)生IFN-γ和顆粒酶B[41]。缺失BLIMP1的抗原特異性CD8+T細胞不能有效地遷移到肺部對流感病毒進行清除[42]。

ID2和ID3(Inhibitor of DNA binding 2/3,ID2/3)，是另外一對調(diào)節(jié)CD8+T細胞形成效應(yīng)細胞或者記憶細胞的轉(zhuǎn)錄因子，兩個基因在不同的分化階段發(fā)揮作用。ID2促進從靜息態(tài)向效應(yīng)細胞分化階段中效應(yīng)CD8+T細胞的存活，促進KLRG1hiCD127low的效應(yīng)細胞形成，而ID3則是在隨后的效應(yīng)細胞向記憶細胞形成階段中發(fā)揮作用，促進記憶細胞的形成[43,44]。

JAK-STAT信號通路也參與CD8+T細胞的分化過程。在記憶細胞形成的階段，STAT3能夠維持SOCS3、BCL-6、EOMES、CD127和CD62L等基因的表達[45]。L.monocytogenes感染時，在IL-12和I型干擾素的影響下，CD8+T細胞中STAT4的表達水平逐漸升高，并伴隨著T-bet轉(zhuǎn)錄水平的升高和KLRG1hiCD127low的效應(yīng)細胞的形成[46]。STAT5A和STAT5B在LCMV感染過程中可以形成四聚體，維持CD8+T細胞中多個基因的正常表達[47]。體外用IL-2/IL-12刺激CD8+T細胞，發(fā)現(xiàn)STAT4/STAT5能夠結(jié)合到blimp1的3號內(nèi)含子上[48]。

調(diào)控CD8+T細胞分化和記憶形成的轉(zhuǎn)錄組中各種基因彼此關(guān)聯(lián)、相互影響，相對表達水平?jīng)Q定了細胞的最終狀態(tài)。感染過程中，如果T-bet、BLIMP1、ID2和STAT4等的表達水平高于某一閾值，CD8+T細胞會更傾向于向SLECs分化，增殖能力降低、存活時間縮短。相反地，另外一組轉(zhuǎn)錄因子，EOMES、BCL-6、ID3、TCF1和STAT3等的高表達則會促進細胞向MPECs分化，增殖能力強、存活時間長[49]。除了上面提到的轉(zhuǎn)錄因子，還有很多其他基因或信號通路參與CD8+T細胞的分化調(diào)控過程[37]，如c-fos/PD-1、ADAP-SKAP55-NFATc1-PD-1和GSK-3-T-bet-PD-1通路[50-52]。此外，一些大規(guī)模測序的結(jié)果，根據(jù)基因的功能進行分類，具體信息可參考相應(yīng)的文獻[53]。

4 CD8+ T細胞分化的代謝水平調(diào)控

CD8+T細胞的代謝是目前重要研究領(lǐng)域之一，文獻提示不同狀態(tài)的CD8+T細胞的代謝方式不同。靜息態(tài)和記憶CD8+T細胞主要利用氧化脂肪酸和線粒體氧化磷酸化產(chǎn)生ATP。在CD8+T細胞活化后，開始利用有氧糖酵解和脂類合成，提供快速增殖所需的能量和物質(zhì)。當抗原清除后，CD8+T細胞對糖酵解的依賴減弱，又逐步恢復到靜息態(tài)細胞的代謝狀態(tài)[54]。條件性敲除Vhl后發(fā)現(xiàn)，氧化磷酸化不是記憶細胞形成的必要條件，CD8+T細胞即使在活化之后的整個過程使用糖酵解途徑依然能夠形成記憶細胞，只是會更傾向于形成TEM[55]。而提高外界L-arginine的水平可以促進代謝從糖酵解向氧化磷酸化切換，促進TCM的形成[56]。

現(xiàn)階段研究發(fā)現(xiàn)，代謝方式的轉(zhuǎn)變主要受到PI3K-AKT-mTOR/AMPK信號通路的調(diào)控，調(diào)節(jié)細胞快速增殖過程中所需的營養(yǎng)攝取、蛋白翻譯和脂類合成[57，58]。AKT位于mTORC2和PI3K下游，被磷酸化后促進mTORC1和S6K活性，抑制真核翻譯啟動子(Eukaryotic translation initiation factor 4E-binding protein,eIF4E-binding protein，4EBP)，從而促進合成代謝，加速糖酵解、蛋白翻譯、脂類合成、細胞增殖，并促進T-bet的轉(zhuǎn)錄，形成效應(yīng)細胞。當ATP減少和某些細胞因子的作用下，磷酸腺苷酸活化的蛋白激酶(AMP-activated protein kinase，AMPK)被激活，抑制mTOR信號，促進分解代謝，發(fā)生脂肪酸氧化、自噬、線粒體氧化磷酸化，升高EOMES的轉(zhuǎn)錄水平，形成記憶細胞。另外，IL-12-STAT4信號能夠促進PI3K-AKT-mTOR通路，通過抑制FOXO1，促進T-bet/抑制EOMES表達，形成效應(yīng)細胞。FOXO1還能夠調(diào)控其他與CD8+T細胞遷移和存活相關(guān)的基因表達，如CD127、CCR7、CD62L、BCL-2、KLF2和IFN-γ等[59]。在LCMV感染時，使用雷帕霉素(Rapamycin)抑制mTOR的活性能夠促進CD8+T細胞形成記憶前體細胞。在L.monocytogenes感染時，使用二甲雙胍(Metformin，AMPK激活劑)處理或者過表達線粒體氧化脂肪酸(Carnitine palmitoyltransferase 1A)能夠增強記憶CD8+T細胞形成[44]。

5 CD8+ T細胞與抗腫瘤或抗感染治療

利用免疫系統(tǒng)治療腫瘤的概念已經(jīng)出現(xiàn)了一個世紀之久，其中提高CD8+T細胞對腫瘤的殺傷是一個熱門領(lǐng)域。腫瘤的成分很復雜，包括腫瘤細胞(大約占30%)、基質(zhì)細胞(能夠為腫瘤的存活提供營養(yǎng))和浸潤的免疫細胞(成分和功能均較為復雜，有提高也有降低免疫監(jiān)視能力的各種類型細胞)。有很多因素不利于CD8+T細胞發(fā)揮作用，在腫瘤微環(huán)境的影響下逐漸喪失效應(yīng)功能，比如腫瘤細胞能夠產(chǎn)生降解色氨酸和精氨酸的酶，并與免疫細胞競爭營養(yǎng)和氧氣，同時還會產(chǎn)生高濃度的乳酸鹽[60]。此外，腫瘤內(nèi)還有很多具有免疫抑制性的固有免疫細胞，如髓系來源的抑制性細胞(Myeloid-derived suppressor cells，MDSCs)、腫瘤相關(guān)巨噬細胞(Tumor associated macrophages，TAMs)及CD4+FoxP3+調(diào)節(jié)性T細胞等降低CD8+T細胞的殺傷功能[61,62]。因此，在一些實體瘤的治療時，腫瘤中浸潤的CD8+T細胞數(shù)或者CD8/FoxP3高比值還常作為良好預(yù)后的指標[60,63]。

在實驗和臨床中嘗試過多種提高T細胞免疫監(jiān)視功能的治療方法，如向乳腺癌細胞形成的腫瘤內(nèi)注射IL-12和GM-CSF，誘導TEM活化產(chǎn)生IFN-γ和穿孔素，促進引流淋巴結(jié)中效應(yīng)細胞的增殖和遷入到腫瘤中發(fā)揮功能[64]?；蛘撸眠^繼性轉(zhuǎn)移T細胞(Adoptive T cell therapy，ACT)的治療方案，如Yee等將黑色素瘤抗原MelanA或gp100特異的T細胞在體外培養(yǎng)，然后輸?shù)侥[瘤攜帶者體內(nèi)并伴隨使用低劑量的IL-2； Rosenberg等從黑色素瘤中分離出腫瘤浸潤的淋巴細胞(Tumor-infiltrating lymphocytes，TILs)，在體外擴增，然后回輸?shù)讲∪梭w內(nèi)[65]。近期開發(fā)的T細胞嵌合抗原受體(Chimeric antigen receptors on T cells，CAR-T)也可以歸屬于ACT治療方案，在治療淋巴瘤或白血病中獲得顯著的功效。CARs是由單克隆抗體的結(jié)合位點與TCR/CD3或CD28等共刺激分子的胞內(nèi)段組成，能夠直接對高表達特定靶分子的腫瘤細胞進行殺傷，如表達CD19的B淋巴瘤[66]。更重要的腫瘤免疫治療方案是近年來阻斷免疫檢查點的方案。免疫檢查點療法是通過阻斷T細胞的抑制性通路來增強其效應(yīng)功能[67]。2011年FDA批準了anti-CTLA-4的單抗Ipilimumab用于治療黑色素瘤[68]。隨后又推出了anti-PD-1和anti-PD-L1單克隆抗體，病人的應(yīng)答率可達10%～40%，將anti-CTLA-4和anti-PD-1聯(lián)合使用后應(yīng)答率可以提高到約60%，也正是因為如此，檢查點阻斷法成為治療黑色素瘤的一線療法。而且，鑒于anti-PD-1和anti-PD-L1單克隆抗體在治療膀胱癌、錯配修復基因缺失引起的結(jié)腸癌、部分淋巴瘤、非小細胞肺癌等中也發(fā)揮了較好療效[69]，免疫療法被Science評為2013年十大科學突破之首[67]。針對過繼性轉(zhuǎn)移效應(yīng)T細胞或CAR-T通常高表達PD-1的現(xiàn)象，最近的研究提出ACT聯(lián)合anti-PD-1單克隆抗體的治療策略[69]。

另外，CD8+T細胞在清除病毒感染中發(fā)揮不可替代的作用。例如，流感病毒造成呼吸道感染，在家禽、人類中引發(fā)大規(guī)模的流行，甚至會導致死亡。目前主要采用注射疫苗誘導體液免疫產(chǎn)生抗體的方式進行預(yù)防和治療。但是，鑒于抗體主要識別病毒外殼HA/NA蛋白，而流感病毒的基因組很容易發(fā)生突變，產(chǎn)生新的不能被抗體識別的病毒外殼，因此需要經(jīng)常更新疫苗，具有較大的限制性。由于CD8+T細胞能夠識別不同毒株之間有一定保守性的病毒蛋白，能產(chǎn)生一定的交叉保護性和廣譜性，因而發(fā)展出研制CTL疫苗的方法。如利用胞內(nèi)體逃逸機制或者利用L.monocytogenes裂解細胞的原理，促進抗原的交叉遞呈[70-74]，增強免疫應(yīng)答。

6 展望

綜上所述，CD8+T細胞作為適應(yīng)性免疫的重要組成部分，在清除各種病原微生物和腫瘤細胞中發(fā)揮關(guān)鍵的作用。CD8+T細胞受到抗原刺激后能夠迅速地活化、增殖，在清除抗原后，效應(yīng)CD8+T細胞大量消亡，僅小部分形成具有抗原特異性的記憶CD8+T細胞。CD8+T細胞應(yīng)答過程的各個時期都受到多種因素協(xié)同精密調(diào)控，外界三類信號的變化會影響到細胞的最終狀態(tài)和功能的發(fā)揮。免疫學家正是利用了CD8+T細胞的這些特征，優(yōu)化免疫/刺激的條件以達到獲取較多的效應(yīng)細胞或者記憶細胞的目的，或者阻斷抑制性信號(如針對PD-1、CTLA-4的單抗)逆轉(zhuǎn)CD8+T細胞不應(yīng)等的狀態(tài)，回復其殺傷功能，也可以直接對CD8+T細胞進行改造，讓其識別特異的抗原。隨著高通量測序、CAS9等技術(shù)的發(fā)展，對各種病原感染、腫瘤細胞和免疫系統(tǒng)相互作用的分子機制的深入研究，將可能分時期、有針對性地調(diào)控CD8+T細胞的數(shù)量、功能等狀態(tài)，用于疾病的預(yù)防和治療。

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[收稿2017-01-09]

(編輯 許四平)

Molecular mechanism of CD8+T cell activation and differentiation

LIUChang,WANGHong-Yan.

InstituteofBiochemistryandCellBiology,KeyLaboratoryofSystemsBiology,InnovationCenterforCellSignalingNetwork,Shanghai200000，China

CD8+T cells play an essential role in defending against viruses,intracellular bacteria,protozoal infections and clearance of tumors since almost all the nucleated cells express MHCⅠ molecule.Following antigen recognition,CD8+T cells are activated and differentiated to different subsets of effector or memory cells,which could clear the pathogen and form long-term protection.Phenotypic markers,functional properties and anatomical locations are different among these CD8+T cell subsets.They also show variation in surviving time,proliferation and effector functions when re-challenged with the pathogen or tumor.Multiple signaling pathways and transcriptional factors are involved in CD8+T cells activation and differentiation,and will be discussed in this review.We will also briefly summary the clinical applications of T cells against tumor or pathogens.

Cytotoxic T cell/CTL;Activation;Differentiation;Memory T cell;Effector T cell

10.3969/j.issn.1000-484X.2017.04.001

R392.12

A

1000-484X(2017)04-0481-07