Science：敲除這個(gè)表觀遺傳調(diào)節(jié)因子，防止T細(xì)胞耗竭，改善免癌癥疫治療
免疫療法的蓬勃發(fā)展顯著改變了癌癥的治療格局?；赥細(xì)胞的癌癥免疫療法，包括免疫檢查點(diǎn)阻斷療法（ICB）以及嵌合抗原受體T細(xì)胞療法（CAR-T），對(duì)傳統(tǒng)方法難治的癌癥具有強(qiáng)大的治療潛力。
然而，對(duì)T細(xì)胞的持續(xù)刺激，會(huì)導(dǎo)致其不可避免的進(jìn)入功能耗竭狀態(tài)，從而限制了T細(xì)胞免疫療法的持久性。其中，T細(xì)胞耗竭的表觀遺傳強(qiáng)化是免疫治療期間限制T細(xì)胞反應(yīng)的主要障礙。但遺憾的是，目前關(guān)于在長(zhǎng)時(shí)間抗原暴露期間限制抗腫瘤免疫的核心表觀遺傳調(diào)控因子尚不清楚。
近日，美國(guó)圣猶德兒童研究醫(yī)院、田納西大學(xué)和丹麥哥本哈根大學(xué)的研究人員合作，在 Science 期刊發(fā)表了題為：Epigenetic regulators of clonal hematopoiesis control CD8 T cell stemness during immunotherapy 的研究論文。
該研究發(fā)現(xiàn)，在慢性抗原暴露過(guò)程中，敲除了Asxl1的CD8 T細(xì)胞保持了1年以上的耗竭T細(xì)胞前體/祖細(xì)胞（Tpex），并且未發(fā)生惡性轉(zhuǎn)化。Asxl1通過(guò)H2AK119泛素化和多梳抑制性去泛素化酶途徑的表觀遺傳修飾，控制T細(xì)胞自我更新能力，降低CD8 T細(xì)胞分化。因此，破壞T細(xì)胞中的Asxl1基因，可以提高免疫檢查點(diǎn)阻斷療法（ICB）的效果，并改善長(zhǎng)期腫瘤控制。
免疫系統(tǒng)使用“檢查點(diǎn)”（checkpoint）來(lái)決定如何對(duì)患病細(xì)胞或病原體作出反應(yīng)，而腫瘤可以劫持這些檢查點(diǎn)來(lái)關(guān)閉免疫系統(tǒng)，幫助癌細(xì)胞隱蔽、生存、增殖和擴(kuò)散。因此，免疫檢查點(diǎn)抑制劑或阻斷物可以幫助免疫系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)并殺死癌細(xì)胞。然而，隨著多能祖T細(xì)胞（Tpex）逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)榻K末分化的耗竭T細(xì)胞（Tex），T細(xì)胞耗竭導(dǎo)致治療效果大打折扣。
多項(xiàng)研究表明，T細(xì)胞耗竭的表觀遺傳強(qiáng)化是免疫治療期間限制T細(xì)胞反應(yīng)的主要障礙，而離散的表觀遺傳程序是限制T細(xì)胞干性的關(guān)鍵原因 ，而操縱表觀遺傳調(diào)節(jié)因子——DNMT3A、TET2和ASXL1可用于延長(zhǎng)T細(xì)胞介導(dǎo)的腫瘤保護(hù)的持久性。有趣的是，DNMT3A、TET2和ASXL1還是克隆性造血（clonal hematopoiesis，CH）中最常見(jiàn)的三個(gè)突變基因，它們賦予干細(xì)胞生存優(yōu)勢(shì)。
在這項(xiàng)新研究中，研究團(tuán)隊(duì)觀察到，一小群接受抗PD-L1治療的骨髓增生異常綜合征（MDS）患者的長(zhǎng)期生存與他們的T細(xì)胞中ASXL1基因的突變有關(guān)。基于此，研究人員試圖探究這些表觀遺傳調(diào)節(jié)因子在控制Tpex的干細(xì)胞樣特性中的作用，以及這些調(diào)節(jié)因子的缺失對(duì)免疫治療持久性的影響。
為了探究Dnmt3a、Tet2和Asxl1在免疫檢查點(diǎn)阻斷療法（ICB）應(yīng)答T細(xì)胞群的形成和維持中的作用，研究團(tuán)隊(duì)對(duì)T細(xì)胞進(jìn)行了基因工程改造，使其包含每個(gè)基因的突變，然后將它們過(guò)繼轉(zhuǎn)移到感染淋巴細(xì)胞的脈絡(luò)叢腦膜炎病毒（LCMV）的小鼠中，使其暴露于慢性抗原源。
在T細(xì)胞耗竭小鼠模型中，研究團(tuán)隊(duì)敲除了小鼠T細(xì)胞中的Asxl1。結(jié)果顯示，在ICB治療期間，與野生型小鼠相比，這些Asxl1基因敲除小鼠的免疫系統(tǒng)能夠更好地控制腫瘤，并且控制時(shí)間更長(zhǎng)。
進(jìn)一步的研究顯示，這些表觀遺傳調(diào)控因子的破壞可以保留一小群T細(xì)胞，使其在慢性抗原暴露期間維持?jǐn)?shù)量和ICB應(yīng)答狀態(tài)長(zhǎng)達(dá)1年之久。更重要的是，盡管長(zhǎng)時(shí)間接受刺激并經(jīng)歷抗原驅(qū)動(dòng)的增殖，這些T細(xì)胞仍然沒(méi)有表現(xiàn)出任何惡性生長(zhǎng)的跡象。
不僅如此，攜帶這些表觀遺傳調(diào)控因子的基因突變的T細(xì)胞庫(kù)中富集了大量的干細(xì)胞樣Tcf1+ T細(xì)胞，命運(yùn)追蹤過(guò)繼轉(zhuǎn)移實(shí)驗(yàn)表明，ASXL1基因敲除的T細(xì)胞的Tcf1+亞群既能自我更新，又能產(chǎn)生有效的效應(yīng)細(xì)胞。
Asxl1敲除干細(xì)胞樣CD8 T細(xì)胞可以分化為有效的效應(yīng)細(xì)胞
基因敲除T細(xì)胞的轉(zhuǎn)錄和表觀遺傳分析發(fā)現(xiàn)，Asxl1是多梳抑制性去泛素化酶（PR-DUB）復(fù)合物的調(diào)控因子，控制組蛋白2A的第119位賴(lài)氨酸的去泛素化，而這是Tpex向Tex發(fā)育過(guò)渡的分子檢查點(diǎn)。
Asxl1敲除保留了干細(xì)胞相關(guān)的染色體可及性和組蛋白修飾
研究團(tuán)隊(duì)還發(fā)現(xiàn)，敲除過(guò)繼轉(zhuǎn)移T細(xì)胞中的Asxl1基因，可以提高對(duì)ICB的敏感性，抵抗腫瘤微環(huán)境誘導(dǎo)的耗竭，并改善荷瘤小鼠中的長(zhǎng)期腫瘤控制。此外，ASXL1敲除的過(guò)繼轉(zhuǎn)移T細(xì)胞與抗PD-L1抑制劑協(xié)同作用，增強(qiáng)了對(duì)腫瘤的控制。
這些研究結(jié)果表明，DNMT3A、TET2和ASXL1等表觀遺傳調(diào)控因子控制Tpex和終末耗竭T細(xì)胞之間的發(fā)育檢查點(diǎn)。對(duì)Asxl1的特異性研究揭示了其通過(guò)PR-DUB通路的表觀遺傳修飾在T細(xì)胞分化中的作用。
研究模式圖
總的來(lái)說(shuō)，這項(xiàng)發(fā)表于 Science 的研究通過(guò)小鼠耗竭模型系統(tǒng)和人類(lèi)臨床樣本共同定義了干細(xì)胞的表觀遺傳調(diào)控因子，建立了對(duì)表觀遺傳調(diào)控因子進(jìn)行特定基因修飾的科學(xué)理論基礎(chǔ)，并為合理設(shè)計(jì)下一代長(zhǎng)壽命功能性T細(xì)胞免疫療法奠定了基礎(chǔ)。