近十年以來，得益于腫瘤免疫基礎研究的進步，繼手術、放療和化療三大常規(guī)治療手段之后，腫瘤免疫治療已成為第四種腫瘤治療方案。

阻斷CTLA-4和PD-1/PD-L1信號傳導的免疫檢查點抑制劑（ICI）[1]，腫瘤浸潤淋巴細胞（TIL）的過繼轉移[2]，以及嵌合抗原受體T細胞（CAR-T）療法[3]等腫瘤免疫治療方案的出現(xiàn)，讓常規(guī)治療手段無效的腫瘤患者看到了延長生命，甚至是治愈的希望。

盡管腫瘤免疫療法已成功應用于臨床，但仍存在諸多影響治療效果的因素[4]。比如，部分實體瘤組織中缺乏包括CD8⁺T細胞在內的免疫細胞浸潤，呈現(xiàn)不利于免疫治療的“冷腫瘤”微環(huán)境特征。腫瘤微環(huán)境也可能通過CTLA-4和PD-1/PD-L1信號傳導以外的機制，例如替代檢查點、免疫抑制細胞或細胞因子、腫瘤微環(huán)境中的代謝物等，抑制T細胞識別及殺傷腫瘤細胞。此外，獨立于其它免疫抑制因子的細胞內在機制因素，也可能導致T細胞失去抗癌能力。

從腫瘤免疫基礎研究的角度，無論是腫瘤的發(fā)生發(fā)展，還是腫瘤免疫治療反應性差，核心問題都是體內抗癌T細胞的失能和耗竭。在復雜的免疫抑制腫瘤微環(huán)境中，甄別出具有高效抗癌能力的T細胞，對于開發(fā)新的腫瘤免疫治療方案至關重要。

近日，由美國國家癌癥研究所姜鵬領銜的研究團隊在《自然·醫(yī)學》發(fā)表重要研究結果[5]。

他們開發(fā)了一個計算模型：腫瘤韌性T細胞模型（Tres model）。這個模型可以通過分析T細胞單細胞轉錄組數(shù)據(jù)，鑒別在免疫抑制信號下仍然保持抗腫瘤能力的T細胞。

基于Tres模型，他們發(fā)現(xiàn)FIBP是Tres細胞的陰性標志基因。敲除CD8⁺T細胞的FIBP基因，可顯著增強它的腫瘤細胞殺傷能力。這意味著，Tres模型鑒定的FIBP可作為預測免疫治療效應的陰性標志物以及潛在的藥物治療新靶點。

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姜鵬團隊這個研究中提及的腫瘤韌性T細胞（Tumor-resillient T cells, Tres）是一個比較新的概念。2020年，有研究人員在腫瘤免疫治療的研究總結中，提出了韌性T細胞（resilient T cells, Trs細胞）這一概念[6]。

基于Trs細胞概念，姜鵬團隊將Tres細胞定義為：一大類可以承受慢性腫瘤抗原刺激和腫瘤微環(huán)境抑制壓力，而不會耗竭的T細胞。而且Tres細胞在ICI治療后，能夠迅速增殖并具有完全的細胞毒性功能。因此，Tres是具有高效抗癌能力的一大類CD8⁺T細胞。

目前已發(fā)現(xiàn)的Tres細胞包含干細胞樣T細胞[7]和效應樣T細胞[8]。在對ICI治療有反應的人類和動物模型體內，均發(fā)現(xiàn)了效應樣T細胞的存在[9-10]。在腫瘤免疫抑制微環(huán)境中，Tres細胞的韌性特征為：保有高度增殖活性和完全細胞毒性功能。

既然Tres細胞如此重要，那么該如何有效且可靠的識別Tres細胞呢？盡管腫瘤免疫治療研究中累計了大量T細胞單細胞測序數(shù)據(jù)，遺憾的是，目前仍然沒有基于分子特征的Tres細胞分析模型。

姜鵬團隊開發(fā)的腫瘤韌性T細胞模型（Tres模型）就很好的解決了這個問題。

基于CytoSig數(shù)據(jù)平臺，姜鵬團隊首先篩選了免疫抑制信號分子。通過分析36個單細胞RNA測序數(shù)據(jù)集（跨越19種癌癥類型168個腫瘤），該團隊發(fā)現(xiàn)轉化生長因子（TGF-β1）信號傳導活性與T細胞增殖活性之間呈現(xiàn)一致的負相關性。類似地，腫瘤壞死因子相關誘導凋亡配體（TRAIL）和前列腺素E2（PGE2）信號活動與T細胞低增殖狀態(tài)有顯著相關性。進一步，通過對51個細胞因子的逐個分析，排除了其他免疫抑制因子與T細胞增殖的關聯(lián)性，如IL-10，IL-4。

同時，細胞毒性評分（通過計算顆粒酶和穿孔素轉錄水平）與CytoSig分析的免疫抑制信號活性卻不存在顯著的負相關性。因此，在Tres模型中，姜鵬團隊確定TGF-β1、TRAIL和PGE2，作為評估T細胞是否具有韌性特征（保有高度增殖能力）的3個免疫抑制信號分子。

接下來就是尋找Tres細胞的特征性基因。采用線性回歸中的交互作用t檢驗，姜鵬團隊分析了3個免疫抑制因子、T細胞增殖和特定的特征性基因之間的關系，而且他們還將交互變量t檢驗值定義為每個特征性基因的Tres評分。

在TGF-β1、TRAIL或PGE2信號通路的免疫抑制壓力下，如一個基因的Tres評分為負數(shù)，表明高表達該基因的T細胞增殖能力非常弱。例如，在之前來自黑色素瘤的數(shù)據(jù)中，F(xiàn)IBP基因的Tres評分為-3.57。這個評分表明在TGF-β1、TRAIL或PGE2免疫抑制壓力下，高表達FIBP基因的T細胞只具有低的增殖能力。據(jù)此，姜鵬團隊完成了基于Tres評分的特征性基因的評估工作。

a: 建立Tres模型的分析流程模式圖 b: 免疫抑制（TGF-β1）與T細胞增殖呈負相關 c: Tres 分數(shù)展示來自變量交互測試的結果 d: 隊列中 Tres 評分

隨后，姜鵬團隊從生物和臨床兩方面驗證了Tres模型的可靠性。

在生物學方面，Tres模型基于Tres評分預測的特征性基因，能夠囊括已報道的干細胞樣CD8⁺T細胞長期存活的標志基因。

在臨床方面，無論是來自預處理腫瘤（未接受免疫治療）或ICI應答者與無應答者的治療后腫瘤數(shù)據(jù)，Tres模型預測的結果都能準確的匹配已知的臨床治療反應。此外，與其它已發(fā)表的抗腫瘤T細胞標志基因相比，Tres的總體關聯(lián)性也是最好的。

以上數(shù)據(jù)表明，基于對3個免疫抑制因子（TGF-β1、TRAIL和PGE2）與T細胞增殖活性的關聯(lián)性分析建立的Tres模型，是一種尋找抗癌T細胞的新方法。

同時，通過簡單的相關系數(shù)分析，即如果腫瘤樣本中T細胞單細胞轉錄組與Tres細胞特征呈負相關，那么就能夠預測患者的臨床免疫治療效果不理想。這對于臨床醫(yī)生考量癌癥患者是否適合接受腫瘤免疫治療，具有十分重要的參考價值。

a: Tres 評分相關性預測T細胞在免疫療法中的功效 b: Tres對T細胞臨床療效的預測性能

受到Tres模型出色預測T細胞抗癌能力的鼓舞，姜鵬團隊著手從Tres細胞特征基因中篩選新的調節(jié)因子和治療靶點。他們的篩選策略主要依據(jù)兩個方面的考慮：一是優(yōu)先考慮候選基因的表達水平始終與較差的T細胞抗腫瘤效應和實體瘤中較差的免疫治療反應相關；二是分析側重于T細胞有效性的陰性標記，因為無論是通過化合物、抗體還是基因組編輯的治療方法，治療機理主要是抑制靶基因。

基于以上考慮，姜鵬團隊發(fā)現(xiàn)，在所有人類基因中，FIBP是排名第一位的T細胞抗癌有效性的陰性標志基因。并且，FIBP的Tres分數(shù)在所有單細胞數(shù)據(jù)集中始終為負。

姜鵬團隊還分析了接受抗PD-1免疫治療的實體瘤患者的T細胞單細胞測序數(shù)據(jù)。他們發(fā)現(xiàn)與無應答患者來源的T細胞相比，F(xiàn)IBP在抗PD-1治療有效患者T細胞中的轉錄水平顯著下降。同時，F(xiàn)IBP表達水平高的患者在過繼性TIL治療后，患者的總體生存時間更短。此外，高的FIBP表達水平與T細胞功能障礙呈現(xiàn)正相關性?；谝陨献C據(jù)，姜鵬團隊認為FIBP是一個新的T細胞抗腫瘤效應的陰性標志物和潛在的藥物治療靶點。

a: 按特征評分排名前十的基因熱圖 b: ICI應答者和無應答者CD8⁺?T細胞中的FIBP轉錄水平統(tǒng)計圖 c: 腫瘤中擴增的淋巴細胞內FIBP的高表達預示低ACT功效 d: 腫瘤中高FIBP 轉錄水平預示T細胞功能障礙及更低的生存率

為了回答干預FIBP是否可以影響T細胞的抗腫瘤效應，姜鵬團隊借助CRISPR/Cas9技術，分別在人和小鼠T細胞中敲除FIBP基因。在人的T細胞殺傷腫瘤細胞實驗中，采用了NY-ESO-1⁺黑色素瘤細胞（A375和Mel624）作為NY-ESO-1 TCR T細胞的靶標細胞。

在小鼠T細胞殺傷腫瘤細胞實驗，使用gp100陽性的B16-mhgp100細胞系和相應的Pmel-1 TCR T細胞。與對照組相比，敲除FIBP的人和小鼠T細胞釋放更多的T細胞效應因子（如IFN-γ和TNF），殺傷腫瘤細胞的能力顯著提高。

a: CD8⁺?T細胞與癌細胞共培養(yǎng)實驗設計流程圖 c: 細胞共培養(yǎng)殺傷實驗的代表性數(shù)據(jù) f: FIBP缺失促進T細胞效應細胞因子的釋放

隨后，姜鵬團隊評估了敲除FIBP是否可以增強Pmel-1 T細胞的體內抗腫瘤功效。他們開展了小鼠體內腫瘤殺傷實驗。與移植對照T細胞組相比，移植敲除FIBP基因T細胞的小鼠，體內腫瘤體積顯著減小以及總體生存時間顯著延長。

a: 過繼性T細胞移植實驗流程圖 b: 小鼠體內腫瘤生長曲線 c: 小鼠體內腫瘤面積統(tǒng)計圖

最后，為了深入了解FIBP對T細胞的抑制作用機制，姜鵬團隊將小鼠敲除Fibp的Pmel-1 T細胞與對照組T細胞進行了轉錄組學測序分析。他們發(fā)現(xiàn)，敲除FIBP的T細胞排名靠前高富集的信號通路，都與下調的膽固醇代謝信號通路相關。

此前已有研究報道，腫瘤微環(huán)境中過高的膽固醇會抑制T細胞功能，促進T細胞耗竭[11]。因此，他們通過實驗進一步證實，敲除FIBP的T細胞內膽固醇含量下降，膽固醇吸收也受到抑制，進而抵抗腫瘤微環(huán)境中過量膽固醇對CD8⁺T細胞功能的抑制作用。

總之，姜鵬團隊基于大量已發(fā)表的T細胞單細胞轉錄組數(shù)據(jù)集，提出和建立了Tres模型，為預測癌癥免疫治療反應以及開發(fā)新的T細胞免疫療法提供了一個嶄新的平臺。

雖然，Tres模型還有一些不足之處，比如之前分析的168個腫瘤樣本中有38個沒有達到統(tǒng)計學意義，以及在高度免疫抑制類型的腫瘤，Tres模型無法給出有意義的結果。但是，鑒于目前腫瘤免疫治療存在費用高昂以及毒副作用的缺點，Tres模型有望通過預測癌癥患者對于免疫治療的反應，篩選出更適合接受免疫治療的患者。

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