综述：T细胞耗竭与干性调控的分子机制及其在癌症免疫治疗中的意义

《Cellular & Molecular Immunology》：Regulation of T cell exhaustion and stemness: molecular mechanisms and implications for cancer immunotherapy

本综述系统阐述了CD8+T细胞在慢性抗原刺激下耗竭与干性维持的分子调控网络。文章重点解析了TCF1+干细胞样T细胞（TSL）作为耗竭T细胞前体的核心地位，及其通过自我更新和分化终末耗竭T细胞（TEX-term）维持长期免疫应答的关键作用。作者深入探讨了TOX/TCF1/BACH2/MYB等转录因子构成的调控枢纽，以及代谢重编程（线粒体功能失调、糖酵解抑制）与表观遗传“疤痕”对T细胞功能的深远影响。最后综述提出了通过调控分子电路（如靶向LSD1、EZH2、BATF等）增强T细胞干性，从而改善免疫检查点阻断（ICB）和CAR-T细胞疗法疗效的新策略。

　　

T细胞耗竭与干性的调控格局

在适应性免疫系统中，CD8⁺T细胞是抗肿瘤和抗病毒应答的核心执行者。其细胞命运决定高度依赖于抗原刺激的持续时间与强度。急性感染时，初始T细胞（T_N）分化为效应T细胞（T_EFF）清除抗原，随后部分细胞进一步发育为记忆T细胞（T_MEM），为机体提供长期保护。然而，在癌症和慢性感染情境下，持续存在的抗原会将T细胞推向一种功能部分丧失的耗竭状态（Exhaustion）。耗竭T细胞（T_EX）并非同质群体，其内部存在显著异质性。其中一群表达TCF1的干细胞样T细胞（Stem-like T cells, T_SL或 T_pEX）具有自我更新能力，并能不断补充终末分化的效应样耗竭T细胞（eff-like T_EX）和终末耗竭T细胞（T_EX-term），是维持长期免疫应答和免疫治疗（如PD-1阻断）响应的关键源泉。

T_EX谱系内的异质性

耗竭T细胞谱系内部存在着复杂的层级结构。TCF1⁺T_SL细胞是这一谱系的祖细胞，它们主要存在于淋巴组织和肿瘤基质等特定生态位中，由常规1型树突状细胞（cDC1）维持。这类细胞高表达CXCR5、Ly108，不表达或低表达TIM3、CD39等终末分化标志，具有最强的增殖潜能和线粒体适应性。在慢性淋巴细胞性脉络丛脑膜炎病毒（LCMV）感染模型和癌症患者中，肿瘤浸润淋巴细胞（TIL）内T_SL细胞的丰度是预测免疫检查点阻断（ICB）疗效的积极指标。

T_SL细胞进一步分化，首先产生CD101^-TIM3⁺的过渡态耗竭T细胞（T_EX-Trans），它们仍保有部分效应功能并能响应PD-1阻断。随后，T_EX-Trans细胞不可逆地分化为终末耗竭的CD101⁺TIM3⁺T_EX-term细胞。另一条分化路径则产生KLRG1⁺CX3CR1⁺的效应样耗竭T细胞（eff-like T_EX），这群细胞具有更优的效应功能但寿命较短，需要T_SL细胞的持续补充。单细胞多组学分析揭示了T_EX-term和eff-like T_EX亚群内部更深层次的多样性。

调控T细胞耗竭与干性的分子电路

T细胞耗竭的转录程序

持续且强烈的TCR信号是驱动T细胞耗竭的核心。TOX被鉴定为定义T_EX谱系的关键转录因子，其高表达是强持续性TCR刺激的直接结果。TOX对于T_EX谱系（包括T_SL）的发育和持久存在至关重要，缺失TOX会促使细胞分化为短寿效应细胞，并最终导致所有T_EX亚群无法持续存在。除TCR信号外，NR4A家族、NFAT-AP-1信号、BATF/IRF4等也与TCR信号相关，共同参与耗竭程序的建立。

TCF1 – 干性的“身份”标识

TCF1作为先锋因子，能塑造T细胞的表观遗传景观，是维持T细胞干性的主调控因子。在急性感染中，TCF1抑制效应细胞的过度增殖，并调控记忆T细胞池的形成。在慢性感染中，TCF1是T_SL细胞的核心调控者，其表达水平与ICB疗效正相关。TCF1通过协调表观遗传修饰，与BACH2、MYB、FOXO1等因子形成转录网络核心，共同维持细胞的干性状态。

干细胞样T细胞及其子代的主调控因子

除TCF1外，多个转录因子在维持T细胞干性中发挥关键作用：

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  BACH2：维持成熟T细胞的初始状态，抑制终末耗竭程序，并与AP-1转录因子竞争性结合，重塑表观景观使其偏向干性。
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  MYB：在记忆相关细胞群中富集，通过上调BCL-2/BCL-XL增强细胞存活，促进持久的多功能反应。
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  FOXO1：抑制T-bet等效应相关基因，促进IL7RA、CCR7等记忆相关受体表达，并通过FOXO1-PGC1α通路对抗PD-1驱动的耗竭。
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  KLF2：作为T_EFF与T_EX谱系分化的关键开关，其缺失会损害T_EFF分化并上调耗竭标志。
  这些因子相互关联，形成核心调控网络。例如，TCF1维持MYB表达，FOXO1与TCF1、BACH2协同作用。它们共同响应上游信号（如PD-1信号、I型干扰素信号、miR-150），协调决定细胞命运。

决定T细胞效能与持久性的转录回路

除了核心模块，多对极性转录因子共同微调“效能”与“持久性”的平衡。例如：

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  T-bet 与 Eomes：同属T-box家族，但T-bet更强力地推动终末效应分化，而Eomes在慢性感染中更利于细胞持久存在。
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  BLIMP1 与 BCL6：BLIMP1⁺细胞细胞毒性强但细胞因子分泌能力有限，偏向终末分化。
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  ID2 与 ID3、STAT4 与 STAT3、ZEB2 与 ZEB1等因子对也以类似方式发挥作用。
  干性相关TFs通常通过促进“持久性偏向”因子（如Eomes、Bcl6、Id3）或直接抑制“效能偏向”因子（如T-bet）来发挥作用。染色质组织者SATB1通过调控Tcf7、Bach2、Myb等关键干性基因位点的染色质可及性和基因组架构，维持T_S细胞的静息和干样状态。

慢性抗原刺激下T_EX细胞的代谢适应

代谢状态是T细胞功能的关键决定因素。耗竭T细胞表现出核心生物能量通路的显著受损，包括糖酵解和氧化磷酸化（OXPHOS）的抑制。线粒体质量减少、膜电位降低、呼吸储备受损，这与线粒体生物发生核心调控因子PGC1α的表达下降密切相关。增强线粒体健康（如烟酰胺核糖）可缓解功能失调。

代谢与表观遗传紧密偶联。乙酰辅酶A、α-酮戊二酸、S-腺苷甲硫氨酸（SAM）等关键代谢物是组蛋白修饰的底物或辅因子，直接调控基因表达。这种代谢-表观遗传耦合稳定了耗竭相关程序，使T细胞难以被重编程。

肿瘤微环境中的营养匮乏（如精氨酸、丝氨酸耗竭）、脂质代谢紊乱（胆固醇/脂肪酸积聚）、缺氧、酸性环境以及乳酸、钾离子等代谢副产物，共同构成了导致T细胞耗竭的复杂代谢网络。TCR激活引发的钙信号和活性氧（ROS）积累，以及KEAP1-NRF2轴在调节T细胞适应慢性抗原中也扮演着重要角色。抗氧化治疗可部分恢复T细胞功能。

靶向T细胞耗竭与干性的分子程序以提升免疫治疗疗效

基于对上述分子电路的理解，干预策略主要围绕两方面：增强T_SL细胞的干性与持久性，或重振eff-like T_EX细胞的短期效应功能。

表观遗传靶点：抑制组蛋白去甲基化酶LSD1可维持祖细胞耗竭T细胞池，增强对PD-1阻断的反应。HDAC抑制剂、EZH2抑制剂、BET抑制剂（如JQ1）等也被证明能增强T细胞持久性或抗肿瘤免疫力。

转录因子靶向：新兴的PROTAC和分子胶技术为靶向传统难以成药的转录因子提供了可能。例如，PROTAC NR-V04降解NR4A1可重编程肿瘤微环境。降解IKZF2的分子胶可挽救耗竭T细胞。

代谢干预：锂盐处理通过将乳酸导向线粒体增强抗肿瘤免疫力。在体外制造过程中，使用伊布替尼（抑制ITK/BTK）、AKT抑制剂或MEK抑制剂处理CAR-T细胞，可减轻耗竭和终末分化。

工程化策略：syn-Notch系统可实现肿瘤局部CAR表达。正交细胞因子系统支持T细胞持久性。将CAR构建体整合到PD-1位点，可利用耗竭特异性调控元件实现肿瘤微环境特异性应答。

治疗选择：“有效免疫-肿瘤强度比”可能是选择策略的关键。当T细胞能对有限肿瘤体积产生强反应时，增强效应功能可能更有效；若T细胞反应不足以短期清除肿瘤，则维持耗竭T细胞的持久性对于保持免疫-肿瘤平衡至关重要。

未来研究方向将更深入地探索如何在病变微环境层面重编程T细胞应答的分子电路，以期实现精准的微环境医学，从而在最大化疗效的同时减少免疫相关不良事件。