Nature?|?免疫抑制的“脂質密碼”：耗竭CD8 T細胞通過暴露磷脂酰絲氨酸構建非經典負反饋環路

撰文 | 言笑

溫馨提示：文末有彩蛋！

CD8 T 細胞是機體清除病毒感染細胞與惡性腫瘤細胞的核心效應免疫細胞，但其功能會在慢性病毒感染、腫瘤微環境等持續性抗原刺激條件下逐漸受損，進入特征性的“耗竭”狀態（Exhaustion）。CD8 T細胞耗竭表現為PD-1、TIM-3、LAG-3等抑制性受體的持續高表達，同時伴隨效應功能喪失、增殖能力顯著下降，是制約機體抗腫瘤、抗慢性感染免疫應答的關鍵因素【1-3】。以PD-1/PD-L1通路阻斷為代表的免疫檢查點療法雖在臨床取得突破性療效，但其應答率受限于復雜的耐藥機制，這也提示T細胞耗竭的調控網絡中，還存在大量未被充分解析的非經典抑制性信號通路【4-5】。

既往針對T細胞耗竭的研究，多聚焦于細胞膜表面的蛋白質類抑制性分子，而細胞膜脂質代謝物是否參與、如何調控T細胞耗竭進程，尚缺乏系統性的機制研究與實驗驗證。磷脂酰絲氨酸（Phosphatidylserine,PS）是一種經典的陰離子膜磷脂，生理狀態下主要定位于活細胞的細胞膜內葉，僅在細胞凋亡時會外翻至外葉，作為“eat-me”信號介導凋亡細胞的吞噬清除【6-8】。而近年來的研究發現，在無凋亡信號的前提下，活化的免疫細胞、腫瘤細胞及腫瘤血管內皮細胞會發生PS的非凋亡性外翻【9-12】，這些現象提示PS除介導細胞吞噬外，還可能承擔未被發現的免疫調控功能【13-14】。

近日，來自美國埃默里大學疫苗中心的Rafi Ahmed團隊在Nature雜志在線發表了題為Exposed phosphatidylserine is an inhibitory molecule in T cell exhaustion的研究論文，首次系統性揭示了膜脂質分子PS介導的非經典T細胞免疫抑制機制：在慢性抗原刺激下，耗竭CD8 T細胞會發生PS的持續性外翻，并通過重塑細胞內PS代謝通路實現PS的大量累積，形成一種調控T細胞應答的“脂質剎車”。這一過程中，耗竭CD8 T細胞表面暴露的PS會通過旁分泌方式作用于樹突狀細胞，抑制其共刺激分子的表達與抗原提呈功能，進而從微環境層面限制干細胞樣CD8 T細胞的增殖與分化，維持T細胞耗竭狀態。而靶向暴露的PS可以特異性解除這一抑制性環路，有效激活干細胞樣CD8 T細胞的增殖與分化；更有意思的是，PS靶向療法與PD-L1阻斷療法聯用可產生顯著的協同效應，大幅增強抗原特異性CD8 T細胞應答，提升慢性感染與腫瘤模型中的免疫調控效果。該研究不僅發現了T細胞耗竭調控的全新“脂質密碼”，更拓展了免疫檢查點療法的靶向范疇，為開發新型聯合免疫療法提供了重要的理論基礎與實驗依據。

耗竭CD8 T細胞兼具PS持續性外翻與PS代謝通路重塑的雙重特征：研究者利用淋巴細胞脈絡叢腦膜炎病毒（LCMV）慢性感染（Clone 13）和急性感染（Armstrong）小鼠模型進行對比分析，發現抗原特異性CD8 T細胞在急性感染早期（第8天）便會啟動PS外翻，但隨抗原被逐步清除，細胞表面PS水平快速回落并恢復至接近靜息狀態；而在慢性感染條件下，抗原特異性CD8 T細胞的PS外翻會持續存在，且外翻水平隨T細胞耗竭程度加深顯著升高，終末分化耗竭亞群的PS暴露量遠高于干細胞樣耗竭亞群。研究者通過一系列實驗證實該過程與細胞凋亡無關：耗竭CD8 T細胞的PS暴露量僅為凋亡CD8 T細胞的1/8，且幾乎不表達活化的caspase-3、鈣網蛋白等凋亡相關標志物，同時PS+耗竭CD8 T細胞可在體內正常存活并具備增殖潛能，也不會被巨噬細胞吞噬清除，明確了這類PS外翻的CD8 T細胞為完全有活力的細胞。在此基礎上，轉錄組與脂質組學分析進一步揭示，耗竭CD8 T細胞存在顯著的PS代謝重塑：其體內PS合成關鍵酶Ptdss1表達顯著上調，而PS降解酶Pisd表達下調，同時胞內多種PS分子（如 PS 40:6、PS 40:5）出現特異性累積，且總PS含量呈現從干細胞樣、過渡型到終末分化型耗竭亞群逐步遞增的梯度特征。這一結果表明，耗竭CD8 T細胞的PS調控并非單純的細胞膜分布改變，而是伴隨整體PS合成、降解通路的系統性重塑，實現了細胞內PS的持續富集與細胞表面的穩定暴露。

PS靶向抗體通過激活干細胞樣CD8 T細胞擴增增強抗病毒免疫：為明確細胞表面外翻PS的功能性作用，研究者采用PS靶向抗體（mch1N11）對LCMV慢性感染小鼠進行體內干預。實驗結果顯示，經抗體治療后，小鼠脾臟、肝臟、肺臟等組織及外周血中，病毒特異性CD8 T細胞數量均出現顯著擴增，其中PD-1+TCF1 +干細胞樣CD8 T細胞的增殖效應最突出。對抗體處理后各耗竭亞群進行RNA-seq分析，發現干細胞樣CD8 T細胞中細胞周期、MYC靶基因、E2F靶基因等增殖相關通路被顯著富集，而WNT信號通路、CD200家族抑制性受體及Tgfbr1等維持細胞靜息狀態的關鍵分子表達則明顯下調，提示PS靶向阻斷直接逆轉了干細胞樣T細胞的靜息表型。為進一步驗證該亞群的核心作用，研究者開展過繼轉移實驗，將慢性感染小鼠的干細胞樣CD8 T細胞與TIM3 +效應細胞分別分選并轉移至同品系感染匹配小鼠體內，再用PS靶向抗體處理，結果證實干細胞樣CD8 T細胞是PS靶向治療后抗病毒免疫擴增應答的核心來源，其在體內可實現高效的自我更新與增殖；而終末分化的TIM3 +耗竭細胞因增殖潛能受限，對該治療的響應則十分微弱。這些數據表明，細胞表面暴露的PS在慢性抗原刺激下，對維持干細胞樣CD8 T細胞的靜息狀態、限制其增殖分化發揮著關鍵的負向調控作用。

PS通過靶向樹突狀細胞抑制其抗原提呈與共刺激功能，間接限制T細胞應答：為解析PS介導免疫抑制的細胞學機制，研究者對PS靶向抗體處理后的小鼠髓系細胞進習慣了單細胞RNA-seq分析，發現樹突狀細胞（dendritic cell, DC）是主要的應答細胞，其中I型常規樹突狀細胞（cDC1）的基因表達變化最為顯著——其抗原提呈、MHC-I分子遞呈及IL-12信號通路相關基因被顯著富集，共刺激分子Cd86的轉錄水平明顯上調，而各類DC的細胞數量未發生顯著改變，提示PS阻斷并非影響DC的增殖存活，而是特異性增強其免疫激活表型。為驗證這一調控關系，研究者開展了體外共培養實驗：將PS暴露的PD-1+耗竭CD8 T細胞與CD11c+MHC-II+DC共培養時，加入PS靶向抗體可顯著上調DC表面CD86蛋白的表達水平，同時大幅促進共培養體系中干細胞樣CD8 T細胞的增殖；而將DC單獨培養，或與無PS外翻的初始CD8 T細胞共培養，PS靶向抗體則無法引發上述效應。這一系列實驗明確了PS介導免疫抑制的核心機制：耗竭CD8 T細胞表面暴露的PS是抑制性信號的唯一來源，其作用靶點為樹突狀細胞，通過直接抑制DC的抗原提呈與共刺激功能，削弱DC對干細胞樣CD8 T細胞的激活能力，最終在T細胞-DC間形成一條全新的非經典負反饋調控軸，持續維持T細胞耗竭狀態。

PS靶向阻斷與PD-L1抑制劑聯用可產生顯著協同效應，且該調控機制在人類腫瘤耗竭CD8 T細胞中高度保守：鑒于PS靶向抗體通過改善樹突狀細胞功能發揮作用、PD-L1抗體直接解除T細胞的蛋白類抑制性信號，二者靶向T細胞-DC調控軸的不同關鍵節點，研究者進一步評估了聯合治療在LCMV慢性感染小鼠模型中的效果。實驗結果顯示，與單藥治療相比，PS靶向抗體與PD-L1抗體的聯合療法，能在小鼠脾臟、肺臟、肝臟等組織及外周血中誘導出更強勁的病毒特異性CD8 T細胞擴增應答，同時可顯著降低各組織中的病毒載量，實現了抗病毒免疫效果的協同增強，印證了靶向不同抑制通路聯合干預的有效性。最后，研究團隊驗證了該機制的臨床相關性與物種保守性：研究者對腎透明細胞癌（ccRCC）和非小細胞肺癌（NSCLC）患者的腫瘤浸潤淋巴細胞（TILs）開展分析，結果發現，人類腫瘤中PD-1+耗竭CD8 T細胞同樣存在顯著的表面PS外翻，且該現象與細胞凋亡無關（PS+ CD8 TILs不表達活化的caspase-3）；同時，腫瘤中干細胞樣（PD-1+CD39?CD28+）與效應樣（PD-1+CD39+）耗竭CD8 T細胞亞群均存在PS外翻特征，且PS外翻水平隨干細胞樣向效應樣的分化逐步升高，兩個亞群還均富集PS代謝相關基因特征，與小鼠慢性感染模型中的表型高度一致。這些結果提示，耗竭CD8 T細胞通過PS外翻介導免疫抑制的分子機制，在小鼠與人類之間具有高度的物種保守性，為該機制向腫瘤臨床治療轉化奠定了關鍵的理論基礎。

綜上所述，本研究首次揭示了耗竭CD8 T細胞通過膜脂質分子PS調控樹突狀細胞功能、介導免疫抑制的全新機制，突破了傳統免疫抑制研究僅聚焦蛋白質分子的局限，從脂質代謝與細胞膜生物學雙維度為解析T細胞耗竭的調控網絡提供了全新視角，更為開發以膜脂質為靶點的新型聯合免疫治療策略奠定了堅實的理論與實驗基礎。

本研究的核心優勢體現在三方面：（1）開創性將免疫抑制的研究視野從細胞膜表面蛋白質類分子拓展至脂質代謝物，發現了PS這一非經典的免疫抑制分子，豐富了免疫檢查點的研究范疇；（2）整合了轉錄組、脂質組、單細胞 RNA-seq 等多組學技術，結合體內功能驗證、過繼轉移、體外共培養等一系列實驗，層層遞進地解析了PS介導免疫抑制的分子機制與細胞互作通路，研究體系兼具系統性與深入性；（3）在腎透明細胞癌、非小細胞肺癌兩類人類腫瘤樣本中，驗證了PS外翻及代謝重塑機制的物種保守性，直接搭建了基礎研究與臨床轉化的橋梁，讓該研究成果具備明確的臨床轉化潛力。

同時，本研究仍存在待深入探究的局限性：（1）耗竭CD8 T細胞中PS非凋亡性外翻的上游調控機制尚未明確；（2）研究主要聚焦PS對樹突狀細胞的調控作用，而巨噬細胞、髓源抑制細胞（MDSC）等其他髓系細胞也高表達PS識別受體，PS對這類細胞的調控效應及整體免疫微環境的影響，仍需系統探究；（3）雖在動物模型中證實PS靶向與PD-L1阻斷聯合策略的協同效應，但PS靶向抗體在人體中的安全性、藥代動力學特征，以及其與現有免疫治療、化療、放療等方案的最佳聯合策略，仍需后續臨床研究進一步驗證與優化。

編輯部短評：該論文2023年7月投稿，到近日發表經歷了近3年，通訊作者Rafi Ahmed是相關領域絕對的頂級專家（2009年入選美國國家科學院院士），讀者可能會問，頂級大佬發個文章都要這么拖久，年輕人怎么發？這個問題先不回答，且看PNAS和JI此前已經發表過相關研究了。對于想深入了解相關研究的讀者，這3篇文章都應該深入研讀，切不能因為所謂的正刊、子刊、學會刊的等級而有所偏廢。回過頭來把前面的問題捋一捋，應該這樣問，都被人家發了幾年了，還能發Nature？大佬就是大佬啊。

https://doi.org/10.1038/s41586-026-10266-4

制版人：十一

參考文獻

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