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本文综述了调节性 T 细胞(Tregs)疗法在移植物抗宿主病(GvHD)治疗中的应用。阐述 Tregs 生物学特性,介绍其多种治疗策略,如不同来源 Tregs 的过继转移等。还探讨新方向,为 GvHD 治疗提供新思路,对该领域研究有重要参考价值。
调节性 T 细胞疗法治疗移植物抗宿主病研究进展
移植物抗宿主病(Graft-versus-Host Disease,GvHD)是异基因造血细胞移植(allogeneic hematopoietic cell transplantation,allo-HCT)后患者发病和死亡的主要原因。传统免疫抑制药物治疗效果欠佳,尤其是对难治性疾病患者。调节性 T 细胞(regulatory T cells,Tregs)过继免疫疗法有望恢复免疫耐受,避免长期免疫抑制,同时保留移植物抗白血病(Graft-versus-Leukaemia,GvL)效应,成为极具潜力的治疗策略。
Tregs 生物学特性
Tregs 是生理免疫系统的重要组成部分,对维持免疫耐受和体内平衡至关重要。体内自然存在的 Tregs(nTregs)多数由胸腺产生(tTregs),少数是在外周获得调节功能的 T 细胞(pTregs),此外,还可在体外通过特定条件诱导传统 T 细胞产生 iTregs。nTregs 是 CD4+ T 细胞,不表达 CD127(IL7 受体),高表达 CD25(IL2 受体 α 链)和核转录因子叉头框蛋白 P3(Forkhead Box P3,FOXP3),约占健康人外周血 CD4+ T 细胞的 5 - 10%。近期研究发现,IL-23 对稳定肿瘤微环境中 Treg 表型不可或缺。
tTregs 在胸腺中,通过 T 细胞受体(T cell receptor,TCR)以中等亲和力识别结合在人类白细胞抗原(Human Leucocyte Antigen,HLA)分子上的自身肽,从而被阳性选择。这种 TCR 亲和力在 tTreg 发育过程中引发特定强度的信号传导,通过涉及 Treg 特异性超级增强子的多种表观遗传机制,建立 Treg 特异性 DNA 去甲基化模式并表达 FOXP3,确保其在外周的功能稳定。
Tregs 发挥抑制作用的机制多样,涉及多种细胞接触依赖和可溶性因子介导的途径。Tregs 高度依赖外源性 IL-2,其高表达的高亲和力 IL-2 受体可消耗 IL-2,阻止传统 T 细胞的增殖和分化。表面受体细胞毒性 T 淋巴细胞相关蛋白 4(Cytotoxic T-Lymphocyte Associated Protein 4,CTLA-4)是 Treg 抑制的关键介质,它能下调抗原呈递细胞(Antigen Presenting Cells,APCs)表面的 CD80 和 CD86 表达,抑制应答 T 细胞的共刺激信号。此外,IL-10、转化生长因子 β(transforming growth factor β,TGF-β)和 IL-35 等抑制性体液因子也可抑制传统 T 细胞和自然杀伤细胞(NK 细胞)。不过,在体内环境中,nTregs 的哪些抑制机制能有效控制免疫反应,以及 iTregs 中哪些介质发挥作用,仍有待明确。
Tregs 治疗策略
- 新鲜分离的 nTregs 过继转移:新鲜分离 nTregs 过继疗法是从供体中纯化循环 nTregs,直接输注或体外扩增后回输患者。佩鲁贾团队率先开展了首次人体试验,采用 CD25 免疫磁珠分离法,证实该方法可行。后续的 II 期试验进一步验证了其疗效,并优化了制备工艺,提高产品纯度。但由于 CD25 也在活化 T 细胞上表达,可能导致输注后 GvHD 加重。斯坦福大学团队采用新的移植物工程方法,按特定比例配制 nTregs 和传统 T 细胞,并按预定时间顺序给药,同时通过良好生产规范(Good Manufacturing Practice,GMP)流式分选 CD25highCD127lowCD4+ T 细胞,使最终产品中 nTregs 纯度极高。该方法在 I 期试验中安全性良好,II 期试验疗效显著,推动了首个也是唯一一项针对 aGvHD 预防的前瞻性随机多中心 III 期试验开展。
- 体外扩增的 nTregs 过继转移:由于外周血中 nTregs 数量有限,研究人员尝试了多种体外扩增方案,通过多克隆刺激(如 TCR 刺激和 CD28 共刺激),在 IL-2 存在的条件下,利用抗体包被的珠子或人工 APCs 扩增纯化的 nTregs,使其达到临床治疗所需数量。多项临床病例报告和早期临床试验都采用了这种治疗方法。例如,一项使用脐血来源扩增 nTregs 的 I 期剂量递增试验显示,输注产品安全性良好,无输注相关毒性,且对 aGvHD 有潜在预防作用,但这一作用还需后续 II/III 期试验验证。此外,在一项针对治疗难治性儿童 cGvHD 的试点研究中,使用扩增的外周血来源供体 nTregs 作为挽救治疗,取得了有前景的临床结果。
- 体外诱导生成的 iTregs 过继转移:体外将传统 T 细胞诱导为功能稳定的 iTregs 是诱导免疫耐受的另一种策略。目前多数方法仍处于临床前开发阶段,但部分团队已开展 I/II 期临床评估。在 TGF-β 和雷帕霉素存在的条件下诱导生成的 iTregs,经临床评估显示出良好的特性,推动了 II 期疗效评估试验的开展。还有研究在制备过程中加入产生 IL-10 的耐受性树突状细胞,诱导出 Tr1 样细胞群,目前正在进行临床试验,初步报告显示首批三名患者输注细胞后无输注相关毒性,且细胞在体内持续存在。此外,一些团队通过药物 DNA 去甲基化等表观遗传操作生成 iTregs,如 iG-Tregs,正在进行 I/II 期临床试验用于 GvHD 预防,初步报告显示其安全性良好,且有体内持续存在的早期证据。
- 体内扩增 nTregs:直接在体内选择性扩增内源性 nTregs,可避免复杂昂贵的 Treg 产品制备过程。nTregs 对 IL-2 高度敏感,因此给予 IL-2 可有效诱导其体内扩增,预防免疫介导疾病。这一方法已在临床应用,给 cGvHD 患者注射低剂量 IL-2,可促进 nTregs 的胸腺分化、外周扩增、存活和功能,取得良好治疗效果。在此基础上,后续研究尝试联合输注供体来源 nTregs,以增强疗效。
Tregs 免疫治疗新方向
- CAR - Tregs 的应用:近年来,嵌合抗原受体(Chimeric Antigen Receptor,CAR)技术的发展为 Tregs 免疫治疗带来新机遇。将 CAR 引入 Tregs,可使其绕过 HLA 限制的抗原呈递,定向作用于特定抗原。最初,该技术主要应用于实体器官移植,如今已进入临床试验阶段。在 GvHD 治疗方面,抗 CD19 CAR - Tregs 在同基因小鼠模型中显示出对 GvHD 的控制作用,通过早期扩增,减轻了关键的 GvHD 诱导阶段 —— 同种异体抗原启动。此外,还有一些非常规 CAR 构建体,如基于 CAR 设计的同种免疫防御受体(alloimmune defense receptor,ADR),可靶向活化细胞表面共刺激分子,抑制同种异体反应,未来有望在 Treg 平台上探索其抑制同种反应性细胞、建立免疫耐受的潜力。
- Treg 归巢能力的调控:通过基因工程调控 Treg 向 GvHD 靶器官的归巢能力,可预防严重病理过程。在小鼠 GvHD 模型中,过表达肠道归巢受体 CCR9 和 GPR15,可使 Tregs 在胃肠道积聚,有效抑制同种反应性 T 细胞,这凸显了 Tregs 与同种反应性 T 细胞共定位在 GvHD 治疗中的重要性,以及利用趋化途径干预 GvHD 病理生物学的潜力。
- 细胞因子系统的工程改造:选择性体内扩增 Tregs 是控制 GvHD 的有效策略,基于 IL-2/IL2 - R 相互作用的正交细胞因子系统在 Tregs 上的工程改造和临床前测试取得了令人鼓舞的成果。例如,使用相互作用的突变 IL-2Rβ 和 IL-2 正交对,在小鼠 allo - HCT 和心脏移植模型中,经 orthoIL - 2Rβ 工程改造的 Tregs 在给予 orthoIL - 2 后体内大量扩增,对 GvHD 和器官排斥提供持久保护。此外,还可通过构建合成正交细胞因子受体,引入不同细胞因子的细胞内结构域,赋予 Tregs 不同的下游信号传导和表型,为 Tregs 免疫治疗带来新突破。另外,构建组成性激活的 IL7 受体,可增强 CAR T 细胞在抗肿瘤治疗中的功能,这一方法也可能用于提高过继转移 Tregs 的体内持久性和抑制能力。
- 共生微生物群的作用:越来越多证据表明,共生微生物群及其代谢产物可通过产生结肠 pTregs 调节 GvHD。短链脂肪酸丁酸可促进结肠 pTregs 的诱导,有效改善 GvHD 病理。临床前模型显示,梭菌属在通过增加丁酸产生减轻 GvHD 严重程度中起关键作用,这一现象在急性和慢性 GvHD 患者队列中也得到证实。因此,选择性促进或保护产生丁酸的微生物群,有望在体内大量扩增结肠 pTregs,保护 GvHD 的主要靶器官。
- 克服免疫抑制药物的影响:尽管 Treg 疗法前景良好,但部分患者仍可能出现 GvHD 症状复发,需使用免疫抑制药物进一步治疗。钙调神经磷酸酶抑制剂(calcineurin inhibitors,CNI)是常用的免疫抑制药物之一,但会抑制 Treg 功能,限制其在 Treg 治疗后的使用。一些研究表明,在病毒特异性 T 细胞和 CAR T 细胞中引入突变的钙调神经磷酸酶亚基,可使其抵抗环孢素和他克莫司的作用,确保细胞正常功能。这一策略有望应用于 Treg 免疫治疗,在 GvHD 病情加重时增强免疫抑制效果,同时不影响输注的细胞产品。与 CNI 不同,mTOR 抑制剂可促进 Treg 功能和扩增,这是因为活化的 Tregs 激活的是信号转导和转录激活因子 5(signal transducer and activator of transcription 5,STAT5)磷酸化,而非磷脂酰肌醇 3 - 激酶(phosphatidylinositol 3 - kinase,PI3K)/ 蛋白激酶 B(Akt)/ 哺乳动物雷帕霉素靶蛋白(mammalian target of rapamycin,mTOR)通路。
- iTreg 的基因工程改造:iTreg 的生成通常利用 Treg 发育的重要内在网络,产生具有特定稳定特性的抑制细胞。通过揭示和利用这些网络,可对 iTregs 进行基因工程改造。研究发现,Tr1 细胞的生成高度依赖于传统 T 细胞在抗原刺激下暴露于 IL-10。通过基因工程使 T 细胞过表达 IL10,可生成具有 Tr1 样特性的细胞,如强大的体外同种异体抗原依赖性抑制和抗白血病功能。这一方法已在临床前评估,有望用于未来临床治疗。此外,基因工程改造还可对输注的 Treg 产品进行基因标记,便于追踪其在体内的命运,解决了过去 Treg 免疫治疗中的难题。
- 通用型 Treg 产品的探索:目前的 Treg 免疫治疗策略多为高度个性化的治疗方法,需要供体或患者来源的材料以及专门的 GMP 生产单元。开发通用型(off - the - shelf)Treg 产品意义重大。诱导多能干细胞(induced pluripotent stem cells,iPSC)来源的 T 细胞被认为是 CAR T 细胞的无限来源,但由于 Treg 发育路径复杂,开发高效生成 Tregs 的 iPSC 分化方案极具挑战。另一种创新方法是利用心脏移植手术中丢弃的胸腺组织分离和扩增 tTregs,预防移植物排斥。已有报告显示该策略在一名患者中取得了良好效果,未来有望应用于 GvHD 治疗,因为这些 tTregs 免疫原性较低,且单个胸腺可通过短期扩增产生多个产品。
总结与展望
过去几十年,Tregs 治疗潜力的研究取得了显著进展。新的基因平台和技术为科学家开发下一代 Treg 细胞疗法提供了有力工具,有望克服当前应用中的局限性。未来几年,细胞工程领域的多条有前景的研究路线将被深入探索,有望加速创新有效的 Treg 治疗方法进入临床,改善患者预后。