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西湖大学医学院董晨团队发现CD8⁺ T细胞抗肿瘤免疫关键分子

在肿瘤的发生发展过程中,抗原特异性CD8 T细胞的命运与功能分化,直接决定了免疫系统能否有效控制肿瘤。在肿瘤微环境内,CD8 T细胞主要分化为两个关键亚群:具有自我更新和增殖潜能的前体耗竭T细胞(Tpex,以及具备强大即时杀伤能力但增殖受限的终末耗竭T细胞(Ttex。Tpex细胞是响应免疫检查点阻断治疗的“种子”细胞,而Ttex细胞则是直接攻击肿瘤的“主力军”。然而,究竟是哪些关键因子在幕后推动并维持该细胞的分化与功能,这一直是肿瘤免疫领域的核心谜团。

202626西湖大学医学院董晨团队在Journal of Experimental Medicine杂志在线发表了题为 Zbtb32 promotes CD8 T cell differentiation and function in cancer 的研究论文。该研究首次系统鉴定出转录因子Zbtb32是驱动CD8 T细胞向终末耗竭状态分化并增强其抗肿瘤功能的核心调控者,深入揭示了其调控CD8⁺ T抗肿瘤过程全新分子机制,并为肿瘤免疫治疗领域提供了新的策略思路

在本研究中源于对肿瘤浸润CD8 T细胞异质性的深入观察团队通过分析小鼠E.G7、B16肿瘤模型以及人类黑色素瘤模型的Bulk RNA以及单细胞转录组数据,发现Zbtb32的表达特异性富集于肿瘤中的Ttex细胞,而非Tpex细胞。在临床数据中,那些肿瘤内富集CD8 T细胞且同时高表达ZBTB32的黑色素瘤患者,其生存预后显著优于低表达患者。这强烈提示,Zbtb32可能是CD8⁺T细胞抗肿瘤功能的调控“开关”。

为了验证这一猜想,研究人员构建了Zbtb32全身性敲除小鼠以及Zbtb32缺陷的OT-I小鼠模型。在B16、E.G7及MC38等多种小鼠肿瘤模型中,Zbtb32的缺失导致肿瘤生长显著加速。通过细胞清除实验,他们证实这一效应依赖于CD8 T细胞。深入分析肿瘤微环境发现,Zbtb32缺陷的CD8 TILs数量减少,活化与增殖标志物表达下降,关键细胞因子IFN-γ和GzmB的分泌能力也大幅削弱。更重要的是,这些细胞更倾向于“滞留”在TCF1的Tpex状态,而难以分化成Tim-3的Ttex细胞。

那么,Zbtb32本身是如何被“激活”的呢?研究人员将目光投向了CD8T细胞活化的关键信号。他们发现,在体外刺激CD8 T细胞时,Zbtb32的表达特异性依赖于共刺激信号CD28及其下游的PI3K通路,而不依赖于TCR信号强度。利用CD28胞内区关键酪氨酸位点(Y189)的突变体,他们证实该位点对于诱导Zbtb32表达至关重要,而该位点正是CD28受体介导PI3K通路的关键磷酸化位点。这揭示了肿瘤微环境中CD8T细胞接收的共刺激信号,是启动Zbtb32的表达并调控其终末分化过程的重要初始信号。

接下来,研究进入了最核心的机制探索部分。团队此前的工作已揭示,转录因子Bcl6对维持Tpex细胞的干性至关重要。有趣的是,Zbtb32与Bcl6同属于Zbtb转录因子家族。本研究发现,尽管Zbtb32与Bcl6拥有高度相似的DNA结合序列,并在基因组上广泛结合于相同位点,但它们却发挥着截然相反的功能。通过ChIP-seq、ATAC-seq等多组学技术,团队描绘出一幅清晰的竞争图景:在CD8T细胞中,Zbtb32 Bcl6在DNA水平上竞争性结合基因转录调控位点。由于二者不同的蛋白结构域(BTB域)的存在,导致了招募共调节复合物的差异。这种差异使得二者的竞争性结合直接导致了靶基因转录命运的截然不同

其中,转录因子Id2被鉴定为Zbtb32关键的下游效应靶点。Id2是已知的促进T细胞终末分化和效应功能的关键分子。本研究证实,Zbtb32是Id2的上游调控因子,可以直接结合于Id2基因启动子并促进其转录,而Bcl6则抑制其表达。在Zbtb32缺陷的T细胞中过表达Id2,能够完全挽救其分化受阻和抗肿瘤能力缺陷的表型这直接确立了Id2是Zbtb32与Bcl6竞争以驱动终末耗竭分化的核心因子

该研究的发现还具有重要的临床转化启示。尽管Zbtb32缺陷导致CD8 T细胞功能受损,但有趣的是,这类T细胞对抗PD-1治疗表现出更强的响应性。在免疫检查点阻断治疗后,Zbtb32缺陷的T细胞能够更有效地从Tpex亚群中扩增并分化为功能性效应细胞,其肿瘤控制能力可恢复至与野生型细胞相当的水平。这提示,肿瘤内Zbtb32的表达水平或许能作为一种新型生物标志物,用于预测患者对免疫检查点抑制剂治疗的敏感性,为实现肿瘤免疫治疗的精准分层提供了新思路。

综上所述,该研究不仅发现了Zbtb32这一决定CD8 T细胞终末耗竭命运的关键转录因子,更完整地揭示了从CD28初始信号上调,到与Bcl6竞争、再到激活Id2执行的级联调控通路这项工作如同拼上了一块关键拼图,让我们对肿瘤微环境中CD8⁺T细胞的功能分化调控网络有了更系统、更深刻的理解,为通过靶向该基因调控网络来开发新的免疫治疗策略奠定了坚实的理论基础。

清华大学免疫研究所博士生潘必睿为该论文的第一作者,西湖大学医学院董晨教授为本文的通讯作者。

原文链接:

https://doi.org/10.1084/jem.20250005