Science：敲除這個表觀遺傳調節(jié)因子，防止T細胞耗竭，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?；赥細胞的癌癥免疫療法，包括免疫檢查點阻斷療法（ICB）以及嵌合抗原受體T細胞療法（CAR-T），對傳統(tǒng)方法難治的癌癥具有強大的治療潛力。
然而，對T細胞的持續(xù)刺激，會導致其不可避免的進入功能耗竭狀態(tài)，從而限制了T細胞免疫療法的持久性。其中，T細胞耗竭的表觀遺傳強化是免疫治療期間限制T細胞反應的主要障礙。但遺憾的是，目前關于在長時間抗原暴露期間限制抗腫瘤免疫的核心表觀遺傳調控因子尚不清楚。
近日，美國圣猶德兒童研究醫(yī)院、田納西大學和丹麥哥本哈根大學的研究人員合作，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)，在慢性抗原暴露過程中，敲除了Asxl1的CD8 T細胞保持了1年以上的耗竭T細胞前體/祖細胞（Tpex），并且未發(fā)生惡性轉化。Asxl1通過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細胞自我更新能力，降低CD8 T細胞分化。因此，破壞T細胞中的Asxl1基因，可以提高免疫檢查點阻斷療法（ICB）的效果，并改善長期腫瘤控制。
免疫系統(tǒng)使用“檢查點”（checkpoint）來決定如何對患病細胞或病原體作出反應，而腫瘤可以劫持這些檢查點來關閉免疫系統(tǒng)，幫助癌細胞隱蔽、生存、增殖和擴散。因此，免疫檢查點抑制劑或阻斷物可以幫助免疫系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)并殺死癌細胞。然而，隨著多能祖T細胞（Tpex）逐漸轉變?yōu)榻K末分化的耗竭T細胞（Tex），T細胞耗竭導致治療效果大打折扣。
多項研究表明，T細胞耗竭的表觀遺傳強化是免疫治療期間限制T細胞反應的主要障礙，而離散的表觀遺傳程序是限制T細胞干性的關鍵原因 ，而操縱表觀遺傳調節(jié)因子——DNMT3A、TET2和ASXL1可用于延長T細胞介導的腫瘤保護的持久性。有趣的是，DNMT3A、TET2和ASXL1還是克隆性造血（clonal hematopoiesis，CH）中最常見的三個突變基因，它們賦予干細胞生存優(yōu)勢。
在這項新研究中，研究團隊觀察到，一小群接受抗PD-L1治療的骨髓增生異常綜合征（MDS）患者的長期生存與他們的T細胞中ASXL1基因的突變有關?；诖耍芯咳藛T試圖探究這些表觀遺傳調節(jié)因子在控制Tpex的干細胞樣特性中的作用，以及這些調節(jié)因子的缺失對免疫治療持久性的影響。
為了探究Dnmt3a、Tet2和Asxl1在免疫檢查點阻斷療法（ICB）應答T細胞群的形成和維持中的作用，研究團隊對T細胞進行了基因工程改造，使其包含每個基因的突變，然后將它們過繼轉移到感染淋巴細胞的脈絡叢腦膜炎病毒（LCMV）的小鼠中，使其暴露于慢性抗原源。
在T細胞耗竭小鼠模型中，研究團隊敲除了小鼠T細胞中的Asxl1。結果顯示，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，并且控制時間更長。
進一步的研究顯示，這些表觀遺傳調控因子的破壞可以保留一小群T細胞，使其在慢性抗原暴露期間維持數(shù)量和ICB應答狀態(tài)長達1年之久。更重要的是，盡管長時間接受刺激并經(jīng)歷抗原驅動的增殖，這些T細胞仍然沒有表現(xiàn)出任何惡性生長的跡象。
不僅如此，攜帶這些表觀遺傳調控因子的基因突變的T細胞庫中富集了大量的干細胞樣Tcf1+ T細胞，命運追蹤過繼轉移實驗表明，ASXL1基因敲除的T細胞的Tcf1+亞群既能自我更新，又能產(chǎn)生有效的效應細胞。
Asxl1敲除干細胞樣CD8 T細胞可以分化為有效的效應細胞
基因敲除T細胞的轉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）復合物的調控因子，控制組蛋白2A的第119位賴氨酸的去泛素化，而這是Tpex向Tex發(fā)育過渡的分子檢查點。
Asxl1敲除保留了干細胞相關的染色體可及性和組蛋白修飾
研究團隊還發(fā)現(xiàn)，敲除過繼轉移T細胞中的Asxl1基因，可以提高對ICB的敏感性，抵抗腫瘤微環(huán)境誘導的耗竭，并改善荷瘤小鼠中的長期腫瘤控制。此外，ASXL1敲除的過繼轉移T細胞與抗PD-L1抑制劑協(xié)同作用，增強了對腫瘤的控制。
這些研究結果表明，DNMT3A、TET2和ASXL1等表觀遺傳調控因子控制Tpex和終末耗竭T細胞之間的發(fā)育檢查點。對Asxl1的特異性研究揭示了其通過PR-DUB通路的表觀遺傳修飾在T細胞分化中的作用。
研究模式圖
總的來說，這項發(fā)表于 Science 的研究通過小鼠耗竭模型系統(tǒng)和人類臨床樣本共同定義了干細胞的表觀遺傳調控因子，建立了對表觀遺傳調控因子進行特定基因修飾的科學理論基礎，并為合理設計下一代長壽命功能性T細胞免疫療法奠定了基礎。