综述：CD8+ T细胞耗竭的表观遗传调控：最新进展与更新

《Frontiers in Immunology》：Epigenetic regulation of CD8+ T cell exhaustion: recent advances and update

本综述系统梳理了CD8+ T细胞在慢性抗原刺激下发生耗竭（Tex）的多层表观遗传机制，涵盖DNA甲基化、组蛋白修饰、转录因子网络、RNA表观遗传修饰及非编码RNA的调控作用，并探讨了靶向这些机制联合免疫检查点抑制剂（ICIs）以逆转T细胞耗竭、提升癌症免疫治疗效果的转化前景。

1 引言

CD8⁺ T细胞是抗病毒和抗肿瘤免疫的关键效应淋巴细胞。然而，在慢性抗原暴露（如持续病毒感染或肿瘤微环境）下，它们会逐渐进入功能受损的“耗竭”状态。这种状态表现为效应功能丧失、抑制性受体（如PD-1、TIM-3、LAG-3）持续高表达，以及独特的转录和表观遗传特征。耗竭在机制和表型上不同于T细胞无能或衰老。近年来的研究强调，表观遗传调控是CD8⁺ T细胞耗竭启动和维持的核心。耗竭T细胞表现出与效应和记忆T细胞显著不同的染色质景观，呈现一种使其表型在很大程度上不可逆转的“表观遗传锁定”。

2 耗竭T细胞的表观遗传特征

耗竭CD8⁺ T细胞（T_ex）的核心驱动因素在于独特的表观遗传重塑。与效应或记忆T细胞相比，T_ex细胞的染色质可及性和增强子网络被广泛重构并趋于稳定：编码抑制性受体和耗竭相关转录因子（如TOX、NR4A家族）的基因座持续开放，而效应分子（如IFN-γ、GZMB）和代谢适应相关基因座则相对关闭。这种协调的不平衡构成了耗竭表型稳定表现的分子基础。T_ex细胞的表观遗传特征高度稳定且难以完全逆转，这种现象被称为“表观遗传锁入”。单细胞分析进一步揭示了T_ex细胞池内的异质性，包括具有部分自我更新和分化潜力的祖细胞样耗竭T细胞（TCF-1⁺/PD-1⁺）和功能几乎不可逆的终末耗竭T细胞（PD-1^hi/TOX^hi）。

3 DNA甲基化与CD8⁺ T细胞耗竭

DNA甲基化是一种关键的表观遗传调控机制。在T_ex细胞中，DNA甲基化在耗竭状态的建立和维持中起着核心作用。慢性刺激的CD8⁺ T细胞获得了与效应或记忆T细胞显著不同的DNA甲基化图谱。抑制性受体基因（如PDCD1）呈现低甲基化并保持转录活性，而效应细胞因子基因（如IL-2、IFN-γ）则常常发生高甲基化并被转录抑制。这种甲基化模式不仅稳定了耗竭表型，还赋予了一种“表观遗传记忆”，使得即使清除了慢性感染或肿瘤抗原，耗竭状态也难以逆转。靶向DNA甲基转移酶的药物可以部分重塑T_ex细胞的表观遗传状态，恢复效应功能，并与ICIs（如抗PD-1抗体）联合显示出改善治疗效果的潜力。

4 组蛋白修饰与CD8⁺ T细胞耗竭

组蛋白修饰（如乙酰化、甲基化）是调控T_ex细胞形成和维持的另一关键机制。在T_ex细胞中，抑制性组蛋白甲基化标记（如H3K27me3）富集在关键效应和记忆基因的启动子区，沉默其表达；而激活标记（如H3K4me3、H3K27ac）则富集在耗竭相关基因（如PD-1、TIM-3）的顺式调控元件上，促进其持续高表达。这些组蛋白修饰模式与转录因子网络（如TOX、NR4A）紧密协作，形成了稳定的正反馈回路。代谢重编程也通过影响组蛋白修饰来参与调控，例如，乙酰辅酶A代谢的转变通过特定的酶复合物（如KAT2A-ACLY）指导组蛋白乙酰化，从而决定CD8⁺ T细胞的命运。靶向组蛋白修饰酶（如HDACs、EZH2）的药物可以增强染色质可及性，恢复效应基因表达，并与ICIs协同增强抗肿瘤免疫力。

5 转录因子与CD8⁺ T细胞耗竭

特定的转录因子在塑造T_ex细胞特征性转录程序中起着核心作用。TOX是T_ex细胞中的一个中心调节因子，其表达由持续抗原刺激通过calcineurin–NFAT2通路诱导，并通过T_ex细胞内的正反馈回路维持。TOX不仅驱动耗竭相关基因的高表达，还重塑染色质，从而稳定耗竭状态。NR4A家族（NR4A1/2/3）和ETV7是另外关键的耗竭转录因子，它们促进T细胞向低反应状态分化。TCF-1对于祖细胞样T_ex细胞的形成和维持至关重要。这些转录因子与染色质调控复合物广泛交叉对话，共同锁定了T细胞的耗竭命运。

6 RNA表观遗传修饰与CD8⁺ T细胞耗竭

除了DNA和组蛋白水平的调控，RNA表观遗传修饰（如m⁶A、m⁵C）在T_ex细胞的精细调控中扮演着重要角色。这些修饰通过调节mRNA的稳定性、剪接、运输和翻译效率来影响基因表达。例如，m⁶A甲基转移酶WTAP可以通过增加PD-1 mRNA的m⁶A修饰来促进其翻译，从而抑制CD8⁺ T细胞功能。m⁵C甲基转移酶NSUN4则通过修饰CD74 mRNA影响CD8⁺ T细胞的耗竭。这些RNA水平的修饰与其它表观遗传机制协同作用，共同建立了T_ex细胞的多层调控网络。

7 非编码RNA与CD8⁺ T细胞耗竭

非编码RNA（ncRNA），包括microRNA（miRNA）、长链非编码RNA（lncRNA）和环状RNA（circRNA），通过转录后调控影响T_ex细胞的形成。例如，miR-155和miR-29a被证实可以调节慢性感染中T_ex细胞的反应和分化。lncRNA如FOXP4-AS1和HDAC2-AS2可以通过稳定PD-L1或影响CDK9等功能来促进CD8⁺ T细胞耗竭。circRNA则可以作为“miRNA海绵”，间接调控耗竭相关基因的表达。ncRNAs与表观遗传机制相互作用，进一步巩固了耗竭状态。

8 表观遗传可塑性与治疗干预

尽管T_ex细胞通常表现为“锁定”状态，但它们仍保留一定程度的表观遗传可塑性，尤其是在祖细胞样T_ex细胞中。这为治疗干预提供了窗口。表观遗传药物，如DNA甲基转移酶抑制剂、组蛋白去乙酰化酶抑制剂等，可以部分逆转耗竭表型，恢复效应功能。将这些表观遗传药物与ICIs联合使用，在临床前模型和早期临床试验中显示出增强抗肿瘤免疫、改善治疗效果的潜力。然而，此类干预也存在脱靶效应等风险，未来需要开发更精准的靶向策略。

9 结论与未来展望

表观遗传调控是CD8⁺ T细胞耗竭的核心机制。通过多层表观遗传网络的协同重塑，耗竭状态得以建立和稳定。靶向这些表观遗传机制为逆转T细胞耗竭、提高免疫治疗效果提供了新的途径。未来的研究应侧重于利用单细胞多组学技术精确解析T_ex细胞的异质性，开发选择性更高的表观遗传编辑工具，并结合代谢调控等策略，最终实现针对T细胞耗竭的精准免疫治疗。