背景：
癌症免疫疗法的最新进展(从免疫检查点阻断疗法到过继性细胞疗法和疫苗)已经彻底改变了癌症治疗模式，然而，对这些药物的临床应答的多样性激发了人们对理解T细胞格局在对免疫干预的应答方面如何演变的强烈兴趣。在过去的十年中，多维单细胞技术的出现，提供了前所未有的能力，以解析淋巴细胞在肿瘤微环境中的细胞状态。特别是，将肿瘤内表型与T细胞的抗原特异性(由T细胞受体(TCR)提供)联系起来的能力迅速扩大，这使得研究具有肿瘤特异性反应性的T细胞的特性成为可能。此外，TCR克隆性的评估使分子方法能够跟踪抗肿瘤T细胞在免疫治疗干预过程中的轨迹、克隆动力学和表型变化。
简介：
2023年4月12日，来自美国Dana-Farber癌症研究所肿瘤内科的Catherine J. Wu教授课题组在Nat Rev Cancer（IF: 69.8）杂志上发表题为“Dynamics and specificities of T cells in cancer immunotherapy”的文章[1]。在本文中，作者回顾了目前关于抗肿瘤T细胞的细胞状态和抗原特异性的知识，并研究了患者中T细胞动力学的精细表征如何为有效的癌症免疫治疗机制提供有意义的见解。作者强调了与产生T细胞应答相关的T细胞亚群，并讨论了不同的免疫疗法如何利用预先存在的肿瘤反应性T细胞池或指导抗肿瘤特异性的从头生成。未来的研究旨在阐明与产生抗肿瘤T细胞免疫相关的因素，预计将指导设计更有效的治疗策略。
主要结果：
TILs在癌症免疫格局中的作用。
原生肿瘤微环境中的T细胞状态。
T细胞在肿瘤部位的浸润程度长期以来被认为是癌症患者的重要预后因素，甚至在免疫检查点阻断(ICB)成为癌症治疗手段不可或缺的一部分之前。事实上，关于免疫“冷”和“热”肿瘤这一相当简单的二分法，许多研究一致表明，肿瘤内或其边缘的T细胞的存在(例如，通过免疫组织化学定量)或检测肿瘤内的细胞毒性活性(通过批量基因表达谱估计)与临床结局的改善相关。最近，单个TIL的特征，在不断增加的粒度水平和不同的癌症类型，已经为TME内的T细胞如何以不同的表型细胞状态存在提供了证据，每种表型细胞状态由不同的分化程度、细胞毒性、增殖和干性潜能定义。
T细胞克隆性。
虽然CD4+和CD8+ T细胞可以以不同的表型存在于TME中，但它们对肿瘤导向免疫的确切贡献最终取决于它们通过与TCR结合而接受的初级信号。TCR赋予T细胞抗原特异性。由于胸腺发育过程中V(D)J重组提供了几乎无限的组合排列，TCR序列还提供了独特的分子条形码，可以检测和跟踪T细胞克隆动态变化的时间或不同解剖部位。鉴于这些信息丰富的特点，过去10年中，通过全外显子组或转录组数据直接测序或推断TCR结构的工具是几项实验或计算工作的主题。
确定具有肿瘤特异性反应性的TILs。
T细胞克隆型在TME中的定位在过去被认为是抗肿瘤特异性的间接证据。然而，一些研究表明，大部分TILs缺乏抗肿瘤特异性。在肺癌合并CRC患者的一个大型队列中，Simoni等优雅地表明，具有非耗竭表型的CD8+ TILs可识别广泛的病毒表位，这些表位来自EB病毒、人巨细胞病毒和流感等地方流行病毒。由于缺乏激活或衰竭标记以及不能识别肿瘤抗原，这些TMem细胞出现在TME中被归类为“旁观者”。病毒特异性淋巴细胞表现出优先记忆表型这一事实并不奇怪，因为记忆细胞通常是在急性感染后抗原负荷被清除时产生。尽管如此，这项研究清楚地表明，相当大比例的TILs缺乏直接的抗肿瘤功能，并且T细胞在TME内的唯一存在并不自动等同于它们的抗肿瘤活性。
探讨TIL TCR的抗肿瘤反应性。
scTCR-seq明确地将配对的TCR α链和β链分配给每一个被分析的T细胞，因此，这一信息现在促使许多研究者将TME中识别的TCR克隆并表达到报告细胞中，然后在体外筛选它们对自体肿瘤的反应性。这一研究方向是由Scheper等人开创的，他们从实体癌(包括黑色素瘤、CRC和卵巢癌)患者中重建了克隆扩增的肿瘤内TCR。在这项初步研究中，每例患者研究了多达15个TCR，只有CRC或卵巢癌的少数扩展TCR克隆型在体外显示出明显的肿瘤识别，但在黑色素瘤中，肿瘤反应性TCR更常见，这与其增加的肿瘤突变负荷一致。因此，TIL克隆扩增(即TIL数量)并不自动等同于抗肿瘤反应性(即TIL质量)，而抗肿瘤反应性因肿瘤类型而有很大差异。在我们最近对人类黑色素瘤TME的CD8+和CD4+ T细胞图谱进行的深入分析中，我们利用数百个克隆扩增的TCR的抗原特异性去卷积来补充对TILs的单细胞转录组分析。通过实施一种小型系统，将优势TCR克隆并转导到来自健康供者的原代T细胞中，并随后在与患者来源的黑色素瘤细胞系共培养时测试数百个TIL TCR重定向T细胞的抗原特异性活化，我们发现，在TEx细胞中表达的TCR中，超过80%表现出很强的自体肿瘤识别能力，并向TTE和TRM样的TEx细胞簇倾斜。值得注意的是，几乎所有肿瘤特异性克隆型在TPE细胞龛中也有可检测的部分。因此，与小鼠肿瘤免疫生物学模型相一致，我们证明了TME内的抗肿瘤T细胞存在于TPE, TTE和TRM样表达状态的连续分化中。与之形成鲜明对比的是，TMem TILs仅占肿瘤特异性间隔的不到2%。
用免疫疗法操纵T细胞。
肿瘤免疫治疗旨在增强T细胞对抗肿瘤的能力，但每种免疫治疗方法都以不同的方式利用抗肿瘤T细胞的独特特性。首先，免疫疗法可直接或间接影响治疗前已存在于TME内的肿瘤反应性T细胞的功能，促进其重新激活，从而放大TME内或肿瘤外部位(淋巴结、外周血或正常组织)的抗肿瘤反应。另外，免疫疗法可能通过新生产生新的T细胞特异性来诱导新的T细胞应答，这些特异性尚未被TME内的肿瘤抗原耗尽。在免疫治疗期间，T细胞杀死的癌细胞释放肿瘤抗原(称为表位扩散)可能进一步放大预先存在的和新发生的T细胞应答的幅度和广度。总体而言，不同的免疫疗法彼此不同，原因是它们可靶向的抗原特异性数量，以及它们重新连接T细胞表型和克服耗竭的能力。
过继性T细胞治疗。
过继性T细胞治疗(ACT)旨在定量和定性地增强抗肿瘤免疫。这可以通过两种方式实现:(1)通过体外扩增由内源性TCR库提供的具有抗肿瘤特异性的预先存在的T细胞(TIL疗法)，或者(2)通过抗肿瘤TCR或嵌合抗原受体(CAR)的基因操作，在体外重定向T细胞的特异性，这些操作可以刺激新生的抗肿瘤反应。
Rosenberg团队的开创性研究首次证明了从手术切除的肿瘤碎片中分离出的TIL如何在体外扩增，筛选自体肿瘤细胞的识别，然后回输到患者体内，对这种过继性TIL治疗方法的研究最初达到了约20%的完全临床缓解。TIL疗法的一个主要优势是其多克隆性:对输入TIL批次的分析一致表明，TIL产品含有广泛的T细胞特异性，包括TAA、肿瘤抗原和癌病毒蛋白。Rosenberg等和Dudley等随后通过添加淋巴细胞清除预处理方案(自CAR T细胞研究成功采用这一概念以来)和输注后给予IL-2，对该方法进行了微调，试图提高转移的T细胞的体内持久性，从而提高疗效。事实上，从那时起，人们做出了大量努力来了解对ACT产生应答的细胞和分子基础，所有努力都集中在转移T细胞的持续存在这一主要决定因素上。
结论和展望：
TIL的特性明确地证明肿瘤反应性T细胞存在于TME中，但耗竭仍然是限制其抗肿瘤潜能的主要因素。然而，并不是所有的TEx细胞都是相同的，预先存在的TRM样TEx细胞和TPE细胞与免疫治疗干预后的临床结局改善相关，这为将它们量化为预测疗效的生物标志物铺平了道路。尽管有这些发现，我们仍不清楚癌症自然史中的哪些事件(甚至在临床诊断发生之前)决定了是否存在可用于免疫治疗的TRM样TEx或TPE细胞库。
总之，近年来高维分析技术的发展，以及将其应用于直接来自癌症生物样本的T细胞组库特性表征，使得我们能够分析患者和临床前模型中抗肿瘤T细胞的细胞状态。通过纵向追踪患者的这种T细胞特异性，我们可以更好地了解与产生抗肿瘤反应相关的动力学。我们现在知道，在免疫热肿瘤中，癌症的生长伴随着具有不同抗肿瘤潜能的耗竭T细胞的诱导，而成功的肿瘤控制需要这些功能的重新激活和/或重新连接。随着T细胞分析技术的不断进步及其在人体样本中的应用，我们可以更好地了解潜在的成功免疫治疗的生物学事件，并将这些发现转化为新的治疗方案，以促进所有癌症患者的抗肿瘤T细胞免疫。
原文链接：https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/37046001/
参考文献：
[1] Oliveira G, Wu CJ. Dynamics and specificities of T cells in cancer immunotherapy. Nat Rev Cancer. 2023 Apr 12. doi: 10.1038/s41568-023-00560-y. Epub ahead of print. PMID: 37046001.
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