调节性T细胞与肿瘤研究进展

曹寒冰,艾晓杰

(上海交通大学农业与生物学院,上海市兽医生物技术重点实验室，上海 200240)



调节性T细胞与肿瘤研究进展

曹寒冰,艾晓杰*

(上海交通大学农业与生物学院,上海市兽医生物技术重点实验室，上海 200240)

摘要：调节性T细胞是机体内存在的一群具有免疫抑制性作用的细胞，对于维护机体免疫平衡具有重要作用，同时其与肿瘤的发生发展关系密切。关于调节性T细胞的研究很多，但其在体内如何调控肿瘤的发生发展仍不清楚。随着对调节性T细胞的表型以及其作用机制的深入研究，发现调节性T细胞可能在不同类型的肿瘤内对疾病起到完全相反的作用。同时通过其作用机制的研究，也筛选出了一批肿瘤免疫治疗的潜在靶点，为肿瘤免疫治疗领域，如单克隆抗体和小分子抑制剂开发等提供了新思路。

关键词：调节性T细胞;肿瘤免疫;治疗靶点

调节性T细胞(regulatory T cells,Treg)对于调控机体免疫平衡具有重要作用。同时其也被认为是肿瘤免疫逃逸的一个重要因素[1]，所以针对Treg的系统性研究显得尤为重要。以下将从Treg的发现及表型出发，介绍其与肿瘤发展的相互作用关系，同时阐述它在体内的可能作用机制，并概述其在肿瘤免疫治疗领域的研究进展。

1　Treg的发现及表型

Treg是通过影响其他细胞亚群的免疫活性，从而产生抑制性免疫反应的一群T细胞。机体内存在几种不同表型的调节性T细胞亚群，经典的调节性T细胞的表型为CD4+CD25+Foxp3+[2]。

Treg最初由Gershon R K等在1971年发现[3]，将这群胸腺来源的并且可以抑制抗体反应和T细胞反应的T细胞命名为抑制性T细胞(suppressive T cells)。直到1995年，Sakaguchi S等[4]发现白介素2受体α链(CD25)可以作为CD4+抑制性T细胞的一个表面标记分子，才首次确证了抑制性T细胞的存在。随后，大量研究基本明确了调节性T细胞的生物学特性，同时鉴定出了具有调节特性的不同T细胞亚群，例如天然发生CD4+CD25high调节性T细胞，诱导产生的调节性T细胞Tr1以及在外周由CD4+CD25-T细胞转变成的CD4+CD25high调节性T细胞[5]。这些具有免疫调节功能的T细胞亚群共同作用，产生细胞免疫抑制效应。

随着研究的深入，研究者发现CD25并不是一个特异性很好的调节性T细胞标记。在对小鼠研究中，实验动物处于无病原环境，CD25是调节性T细胞一个特异性较强的表面标记分子。而人却处在被抗原包围的环境中，体内所产生激活的效应T细胞也表达CD25分子。由此影响了CD25作为调节性T细胞标记分子的特异性。进而，研究者发现转录因子FOXP3(Forkhead box P3,叉状头转录因子P3)是一个调节性T细胞特异性表达的分子，同时也是CD4+CD25+调节性T细胞发育和功能相关的重要分子[6]。这一重大发现，再次推动了该领域的快速发展。

2　Treg与肿瘤的相关性

研究表明调节性T细胞介导的免疫抑制是导致肿瘤逃避机体免疫反应的一个主要因素，从而成为抗肿瘤治疗的一个主要障碍[7]。在肺癌、乳腺癌、宫颈癌和胃癌[8-12]等多种类型的肿瘤组织中都可以检测到Treg比例上调。Treg数量增多可能是多种机制共同作用的结果，Treg可以更有效的迁移到肿瘤微环境中；局部独特的肿瘤微环境更有利于Treg的增殖[13]；在肿瘤内部或肿瘤浸润淋巴结等处pTreg(peripheral Treg)细胞由静息状态T细胞转化生成。这些增多的且具有高度抑制活性的Treg不仅可以帮助肿瘤逃避机体免疫监视，同时也是当前免疫治疗的重要阻碍。因此，Treg可能是提高抗肿瘤免疫反应理想的靶点。所以，研究认为在肿瘤环境中的Treg数量与肿瘤病人的预后呈负相关。

尽管在上述多种类型的肿瘤中较高的Treg数量与较差的临床结果相关，也有研究表明肿瘤微环境或者外周血中Treg升高的作用有限，在一些淋巴细胞增生疾病，如滤泡性淋巴瘤中Treg的升高甚至与病人临床症状改善相关[14]。这可能部分由于二级淋巴结的特殊性所致，Treg本能的可以抑制B细胞的功能。但Treg与B细胞来源的淋巴瘤之间的相互作用仍然有许多问题需要回答。同时，Treg的敲除在多种小鼠实体肿瘤中被证明缓解肿瘤生长效果显著，然而该策略的有效性却未在小鼠淋巴瘤模型中得到验证。以上研究也表明，在所有恶性肿瘤中普遍应用敲除Treg的策略，以达到治疗的效果是不可行的。重要的是，在炎症导致癌变的情况下，Treg可能会通过限制过度的炎症反应来避免癌变的发生[15]。炎症导致的癌变模型在结直肠癌中研究相对较多。由于在这一特殊环境下，对于跟人肠道菌群产生影响的因素同时也会对该部位的慢性炎症产生重要影响。应用宏基因组的分析方法，分析了结直肠癌病人和健康人粪便，结果发现不同人群具有独特的肠道微生物菌群谱[16]。而值得注意的是，Treg在这一特定条件下的影响并没有得到有力的证实。这些研究表明，与已发生肿瘤中Treg不同的是，给具有慢性炎症的病人采用Treg治疗方法，可通过抑制局部癌变相关细胞因子的释放，从而成为一个有效的治疗手段。

3　Treg的作用机制

尽管针对Treg的研究很多，但其作用机制仍未定论。有关Treg的作用，目前有5种可能的机制：①Treg通过与抗原递呈细胞(antigen presenting cells，APCs)表面的共刺激分子结合调控APCs的活性，最终导致APCs活化静息状态T细胞的能力下降或消失；②Treg通过分泌抑制性细胞因子IL(interleukin，白介素)10和转化生长因子(transforming growth factor β，TGF-β)beta，对效应T细胞(effector T cell，Teff)和APCs产生功能性抑制；③在某些条件下，Treg通过分泌穿孔素和颗粒酶产生直接细胞毒性，导致效应细胞的凋亡；④Treg也可能会引起代谢紊乱，通过刺激APCs产生消耗必需氨基酸的酶，间接抑制静息状态 T及Teff的增殖；⑤Treg可以与Teff竞争APCs表面的信号以及其他免疫激活细胞因子，如IL 2[1,17]。

试验证明，Treg可以对多种类型的细胞产生抑制效应，这其中包括CD4+T细胞、CD8+T细胞、B细胞、自然杀伤T细胞(natural killer T cells，NKT)和树突状细胞(dendritic cells，DCs)[18]。Treg抑制性效应可以通过分泌型细胞因子，如IL 10、TGF beta、IL 35及半乳凝集素(galectin)1介导，或者通过细胞表面的糖皮质激素诱导的肿瘤坏死因子受体(glucocorticoid-induced TNF receptor，GITR)、细胞毒T淋巴细胞相关蛋白(cytotoxic T-lymphocyte-associated protein，CTLA)4、分化抗原簇(cluster of differentiation,CD)39和CD73等分子介导[18]。Treg针对靶细胞的效应功能是多样的：调节其他免疫细胞的功能特性，如下调IL-2和其他重要生长因子的表达；通过分泌的穿孔素和颗粒酶杀伤靶细胞，如可杀伤不成熟和成熟DC细胞。此外，Treg也可将APCs本身转化成免疫抑制性细胞，可与其他免疫细胞竞争生长因子，尤其是IL-2，最终可能结果是这些细胞本身也转化成Foxp3+调节性细胞[19]。

4　靶向Treg治疗的可能靶点

由于Treg具有上述免疫抑制效果，去除或抑制Treg的功能则可能会极大地提高抗肿瘤免疫效果。为了达到上述目的，研究人员采用包括DNA芯片[20]微阵等技术，筛选出Treg特异性或调控其功能的表面标记。研究揭示了一些功能性分子，如CD25、GITR、CTLA4、CD134及FR4可以作为靶向Treg治疗的候选靶点。

4.1CD25

在啮齿类动物试验中，通过CD25单克隆抗体可以极大地促进Teff的活化和扩增，同时抑制肿瘤的生长。然而由于活化的CD8+Teff同时也会表达CD25，并且IL-2也是Teff增殖所必需的，采用anti-CD25单克隆抗体或者IL-2单克隆抗体偶联毒素等方案，也可能同时压制抗肿瘤免疫反应。值得注意的是，在肿瘤接种前注射anti-CD25单克隆抗体可以激起机体有效的抗肿瘤反应；而在肿瘤接种后注射该单克隆抗体却通常不会如此有效[21]。

4.2GITR

激素性肿瘤坏死因子受体(GITR)是可在不同水平表达于静息状态下CD4+T细胞和CD8+T细胞表面的共刺激分子。该分子同时也组成性高表达于Treg表面，且该分子可通过与其配体或anti-GITR单克隆抗体的结合而激活下游信号通路，最终抑制Treg的活性和功能。针对GITR敲除小鼠的研究表明，GITR对Treg活性的抑制作用来自于GITR对CD25-T细胞的共刺激分子活性，使得CD25-T细胞可以抵抗Treg的抑制性作用。同时，通过GITR的配体或anti-GITR单克隆抗体活化GITR信号通路可以增加肿瘤特异性的CD4+T细胞和CD8+T细胞反应[22]。此外，在肿瘤长到一定大小的时候采用anti-GITR单克隆抗体治疗要比提前治疗或是肿瘤接种后立即治疗效果好。这表明anti-GITR刺激在与肿瘤抗原刺激结合的情况下可促进抗肿瘤T细胞反应[21]。所以，anti-GITR单克隆抗体治疗将是肿瘤免疫治疗的一个很有前途的研究方向。

4.3细胞毒性T淋巴细胞相关蛋白4

细胞毒性T淋巴细胞相关蛋白4(CTLA-4)表达于活化的T细胞表面，是介导免疫反应过程中抑制性信号传递的免疫负调控分子。CTLA-4同时组成性表达于活化的Treg表面，且随着TCR信号通路的活化而上调表达。研究表明，阻断CTLA-4信号通路可以抑制Treg抑制性功能。采用条件敲除转基因小鼠，将Treg表面的CTLA-4敲除不仅可以打破机体自身免疫耐受，同时也会破坏Treg对抗肿瘤反应的抑制活性[23]。通过系统性敲除无论是Treg表面CLTA-4还是非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，且通过对CTLA-4的阻断可以通过抑制Treg功能同时促进Teff功能，最终达到增强抗肿瘤免疫效应的效果[23]。

4.4CD134

CD134是TNF受体家族的一个共刺激分子，瞬时表达于活化的T细胞表面，而组成性表达于Treg表面。研究表明采用anti-CD134单克隆抗体可以阻断Treg的抑制性功能[24]。此外，anti-CD134单克隆抗体的瘤内注射可以显著抑制肿瘤的生长。针对CD134缺失的Treg和Teff的研究表明，CD134对以上二者的功能均有影响，提示anti-OX40单克隆抗体治疗产生的抗肿瘤效应可能是由于Treg抑制性活性的降低以及Teff反应活性增强[24]。

4.5FR4

在啮齿类动物中，Treg相对静息状态T细胞表达更高水平的叶酸受体4(Folate receptor 4，FR4)，且在TCR信号通路活化后能更大程度的上调FR4的表达。因此，可基于此将Treg和活化的T细胞加以区分[25]。因此，anti-FR4单克隆抗体可在清除活化的Treg的同时保留Teff，因而表现出更有效的抗肿瘤作用。

除了以上对Treg功能具有调控性的分子可作为肿瘤免疫靶点，目前也有许多研究选择Treg表面与其运动归巢相关的分子为治疗靶点，如靶向CC模体趋化因子受体(C-C chemokine receptor type，CCR)4分子[26]，通过阻断Treg归巢到肿瘤组织，达到抗肿瘤效果。

5　小结及展望

随着Treg的发现，针对其的表型研究促进了对其进一步的功能探究。而Treg除了已被普遍接受的在机体免疫平衡中的重要作用[27]，其与肿瘤免疫逃逸的重要相关性也是其得到更多的关注。通过对Treg与肿瘤相关性的研究，可以为未来明确靶向Treg治疗的适应症提供重要指导。而目前关于Treg抑制功能的研究发现Treg在体内的抑制性功能是多样的，一个免疫反应的结果可能是多种抑制机制综合作用的结果，且Treg存在不同微环境下功能特性会有所不同的特性。针对Treg功能性研究筛选出了一系列可能应用于抗肿瘤免疫治疗的有效靶点。目前针对Treg的肿瘤免疫治疗可能的靶点分为2种，即以Treg抑制性功能分子为靶点，或者以Treg趋化因子受体为靶点。但目前以上研究多是在实验动物上得到的结论，未来若在人体上得到验证，以及针对以上靶点单克隆抗体或抑制剂的研究，将极大的推动肿瘤免疫治疗的发展，并可能帮助人类战胜肿瘤。

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收稿日期：2016-03-16

作者简介：曹寒冰(1992-)，男，河南周口人，硕士研究生，主要从事动物肿瘤免疫研究。*通讯作者

中图分类号:R730.4

文献标识码:A

文章编号: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