LAG3标记激活但低反应性NK细胞：揭示免疫检查点调控自然杀伤细胞功能衰竭的新机制

这篇开创性研究揭示了LAG3作为自然杀伤细胞（NK细胞）功能衰竭（exhaustion）的新型生物标志物。通过多模型实验证实，LAG3+ NK细胞虽呈现激活表型（高表达Sca-1/CD69）和代谢亢进（mTORC1信号增强），却表现出与CD8+ T细胞衰竭相似的转录特征（TOX/TCF-1上调）和功能缺陷（IFN-γ分泌减少）。该发现为肿瘤免疫治疗（如LAG3阻断疗法）提供了新靶点，并填补了NK细胞功能障碍机制的研究空白。

　　

1 Introduction

自然杀伤（NK）细胞在抗肿瘤和抗病毒免疫中发挥关键作用，但其功能衰竭现象长期缺乏明确标志物。与T细胞不同，NK细胞表面免疫检查点蛋白（ICP）的表达规律尚未阐明。研究团队聚焦淋巴细胞激活基因3（LAG3），该分子在T细胞衰竭中作用明确，但在NK细胞中的功能存在争议——既往研究显示LAG3缺陷小鼠NK细胞体外杀伤功能下降，而人源NK细胞中LAG3阻断却不影响肿瘤杀伤能力。

2 Results

2.1 LAG3在多种炎症环境下表达

通过细胞因子（IL-2/IL-15/IL-12+IL-18）刺激小鼠脾脏NK细胞，发现LAG3显著上调而PD-1不表达。表观遗传分析显示，激活后的NK细胞在Lag3基因位点出现组蛋白修饰（H3K4me3/H3K27ac）和p300乙酰转移酶募集，提示染色质开放性增加。Poly(I:C)体内实验进一步证实，LAG3在脾脏、肝脏和肺脏NK细胞中瞬时高表达，且主要富集于未成熟亚群（CD27^highCD11b^low KLRG1^?）。

2.2 LAG3⁺ NK细胞的转录特征

RNA测序显示LAG3⁺细胞呈现独特的转录谱：581个基因上调（涉及E2F靶标、G2/M检查点等增殖相关通路），611个基因下调（如凋亡和p53通路）。基因集富集分析（GSEA）揭示其与CD8⁺ T细胞衰竭特征的显著重叠，特别是TOX驱动的耗竭程序。

2.3 代谢与增殖优势

LAG3⁺ NK细胞表现出：

• 激活标志物Sca-1持续高表达

• mTOR通路活性增强（p-S6/p-Akt升高）

• 线粒体质量（Mitotracker）和氧化应激（CellROX）增加

• 氨基酸转运体CD98和转铁蛋白受体CD71上调

• IL-15刺激下增殖能力显著优于LAG3^?群体

2.4 功能缺陷的表型

尽管代谢活跃，LAG3⁺ NK细胞对NKp46/NKR-P1C等刺激反应迟钝：

• IFN-γ分泌减少50%

• 脱颗粒标志物CD107a表达降低

• 该表型与MHC II无关（在MHC II缺陷鼠中仍存在）

2.5 跨模型验证

在MCMV病毒感染和多种肿瘤模型（Eμ-Myc淋巴瘤、4T1乳腺癌等）中，LAG3⁺ NK细胞均呈现：

• 未成熟/激活表型（CD27⁺Sca-1⁺）

• 转录因子TOX/TCF-1/EGR2上调

• 肿瘤微环境中持续存在

2.6 基因敲除模型的局限性

虽然构建了NK特异性LAG3敲除鼠（Ncr1-iCre×Lag3^fl/fl），但对照组小鼠出现Lag3表达丢失的技术问题，阻碍了功能机制研究的深入。

3 Discussion

本研究首次系统阐明LAG3作为NK细胞功能障碍的核心标志物：

1. 标志物价值：LAG3⁺ NK细胞兼具激活（代谢亢进）与衰竭（功能抑制）的双重特征，类似Tpex细胞状态。

2. 临床意义：为LAG3阻断疗法（如Relatlimab）在NK细胞相关免疫治疗中的应用提供理论依据。

3. 未解问题：LAG3是否直接驱动衰竭（而不仅是标志物）仍需验证，且其配体（如FGL-1）的作用有待探索。

4 Material and Methods

研究采用多组学方法：

• 流式细胞术（磷酸化蛋白检测）

• 体内外功能实验（Poly(I:C)/MCMV/肿瘤模型）

• 表观遗传分析（ATAC-seq/ChIP-seq）

• 单细胞RNA测序（10样本混合测序）

该成果为理解NK细胞在慢性炎症中的命运决定提供了新范式，并为优化免疫检查点抑制剂组合策略开辟了新方向。