Gfi1 调控慢性感染和癌症中效应样 CD8? T 细胞形成的机制研究

在慢性感染和肿瘤进展中，CD8? T 细胞会耗竭。为明确其亚群形成机制，研究人员探讨 Gfi1 的作用。发现 Gfi1 动态调控耗竭 CD8? T 细胞，其缺失会阻碍效应样和终末耗竭亚群形成，且影响抗 CTLA-4 疗效，为免疫治疗提供新方向。

　　在人体与病原体的漫长博弈以及肿瘤的复杂微环境中，免疫系统的关键成员 ——CD8? T 细胞的功能状态至关重要。然而，在慢性病毒感染（如淋巴细胞性脉络丛脑膜炎病毒 LCMV 感染）和肿瘤进展过程中，CD8? T 细胞会逐渐失去效应功能，陷入 “耗竭” 状态。这种耗竭并非单一状态，而是包含多种亚群，其中祖细胞可分化为效应样或终末耗竭细胞。但究竟哪些分子信号和机制主导了这些亚群的形成？尤其是转录因子和表观遗传调控如何协同作用，至今尚未完全明晰。这一知识缺口不仅制约着我们对免疫耗竭本质的理解，也阻碍了旨在逆转 T 细胞耗竭的免疫治疗策略的开发，如免疫检查点阻断（ICB）疗法的优化。

为攻克这一难题，美国阿拉巴马大学伯明翰分校（University of Alabama at Birmingham）的研究团队聚焦于转录阻遏因子 Gfi1（Growth Factor Independent 1），深入探究其在 CD8? T 细胞耗竭亚群分化中的作用。他们通过一系列小鼠模型和多组学技术，揭示了 Gfi1 在调控效应样和终末耗竭 CD8? T 细胞形成中的关键功能，相关成果发表于《Nature Communications》。

研究人员主要运用了以下关键技术方法：

• 报告基因小鼠模型：利用 Gfi1^tdTomato报告小鼠，动态追踪 Gfi1 在 CD8? T 细胞中的表达模式。
• 流式细胞术与细胞分选：分离慢性感染和肿瘤模型中不同表型的 CD8? T 细胞亚群（如 Ly108⁺CX₃CR1⁺细胞、祖细胞、效应样细胞等）。
• 染色质可及性测序（ATAC-seq）：分析各亚群的染色质开放区域，揭示表观遗传差异。
• RNA 测序（RNA-seq）：解析不同亚群的转录组特征，挖掘关键基因表达变化。
• 基因敲除与骨髓嵌合实验：通过 Gfi1^cKO小鼠（T 细胞特异性敲除 Gfi1）和骨髓嵌合小鼠，验证 Gfi1 的细胞内在功能。
• 过继转移实验：将分选的细胞亚群转移至 naive 小鼠，追踪其分化潜能。

研究结果

1. Gfi1 在慢性病毒感染的耗竭 CD8? T 细胞中动态表达

在 LCMV Cl-13 慢性感染模型中，研究人员通过 Gfi1^tdTomato报告小鼠发现，Gfi1 表达在耗竭 CD8? T 细胞亚群中呈现动态变化。感染早期（第 5-8 天），各亚群 Gfi1 表达均较低；感染第 15 天，约 40-50% 的 Ly108⁺CX₃CR1^-祖细胞开始表达 Gfi1；至感染第 30 天，祖细胞、效应样细胞（Ly108^-CX₃CR1⁺）和终末耗竭细胞（Ly108^-CX₃CR1^-）中 Gfi1 表达较高，而新发现的 Ly108⁺CX₃CR1⁺亚群 Gfi1 表达显著较低。ATAC-seq 和 RNA-seq 显示，Ly108⁺CX₃CR1⁺细胞具有独特的染色质可及性和转录组特征，部分特征与效应样细胞重叠，提示其可能是介于祖细胞和效应样 / 终末耗竭细胞之间的过渡亚群。

2. Gfi1 缺失阻碍效应样和终末耗竭 CD8? T 细胞形成

通过 Gfi1^cKO小鼠实验发现，缺失 Gfi1 的 CD8? T 细胞在慢性感染中无法生成效应样和终末耗竭亚群，但祖细胞和 Ly108⁺CX₃CR1⁺亚群不受影响。机制上，Gfi1 通过调控染色质重塑和转录程序发挥作用：在 WT 小鼠中，祖细胞向效应样细胞分化时，染色质开放区域发生显著重塑（如 Mef2c、Zeb2 等位点的可及性变化），而 Gfi1^cKO细胞中这些重塑过程受阻，导致效应相关基因（如 Prf1、Ccl3）表达不足，抑制性受体（如 TOX、Tim-3）表达异常。过继转移实验进一步证实，Ly108⁺CX₃CR1⁺细胞可分化为效应样和终末耗竭细胞，且这一过程依赖 Gfi1。

3. Gfi1 调控肿瘤浸润 CD8? T 细胞的终末分化及抗 CTLA-4 疗效

在 MB49 膀胱癌和 MC38 结直肠癌小鼠模型中，Gfi1 在肿瘤浸润 CD8? T 细胞（TILs）的祖细胞（TCF1^hi）中高表达，而在终末分化的 Tim-3^hi效应 TILs 中表达下调。Gfi1^cKO小鼠中，Tim-3^hi TILs 显著减少，肿瘤控制能力下降，且抗 CTLA-4 治疗效果受损。机制上，抗 CTLA-4 可诱导祖细胞中 Gfi1 短暂下调，促进其向效应样细胞分化，而 Gfi1 缺失则阻断这一过程，导致 CD8? TILs 功能缺陷和 IFN-γ 分泌减少。

研究结论与讨论

本研究首次系统揭示了 Gfi1 在 CD8? T 细胞耗竭亚群分化中的关键作用：作为转录阻遏因子，Gfi1 通过调控染色质可及性和转录网络，驱动祖细胞向效应样和终末耗竭细胞分化，这一过程在慢性病毒感染和肿瘤中高度保守。研究还发现 Ly108⁺CX₃CR1⁺是一种新型过渡亚群，其分化命运受 Gfi1 严格调控。此外，Gfi1 与抗 CTLA-4 疗效密切相关，提示调控 Gfi1 可能成为增强免疫检查点治疗的新策略。

该研究填补了 CD8? T 细胞耗竭机制的重要空白，为理解 T 细胞亚群分化的表观遗传调控提供了新视角。其科学意义不仅在于拓展了我们对免疫耗竭动态过程的认知，更在于为开发靶向 Gfi1 的免疫治疗方案奠定了基础，例如通过小分子抑制剂调节 Gfi1 活性，或联合表观遗传药物（如 LSD1 抑制剂）促进效应样 T 细胞生成，有望克服 ICB 耐药，为慢性感染和肿瘤治疗开辟新途径。未来研究可进一步探索 Gfi1 与其他转录因子（如 TOX、Eomes）的互作机制，以及其在人类疾病中的转化应用潜力。