衰老免疫系統(tǒng)重獲新生

隨著年齡的增長，機(jī)體的免疫系統(tǒng)開始衰退，更容易患上癌癥、感染病毒等疾病，并且機(jī)體對疫苗和癌癥免疫療法的反應(yīng)也越來越差，這表明在免疫治療中需要考慮年齡的因素。在本研究中，研究團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)基于PD-1和CTLA4的癌癥免疫療法不能根除老年小鼠的腫瘤，這種抗腫瘤活性的缺陷與兩種已知的與年齡相關(guān)的免疫缺陷相關(guān)：系統(tǒng)性幼稚CD8⁺ T細(xì)胞的豐度減少和樹突狀細(xì)胞（DC）的遷移活性減弱。研究團(tuán)隊(duì)確認(rèn)了一種疫苗佐劑，稱為DC高激活劑，它可以糾正老年人的DC遷移缺陷。含有腫瘤抗原和DC高激活因子的疫苗誘導(dǎo)Th1 CD4⁺ T細(xì)胞驅(qū)動(dòng)老年小鼠的抗腫瘤免疫。當(dāng)在生命早期使用時(shí)，DC高激活劑是唯一確定的可誘導(dǎo)抗腫瘤CD4⁺ T細(xì)胞持續(xù)到老年的佐劑。這就是近期美國波士頓兒童醫(yī)院的Jonathan C. Kagan研究團(tuán)隊(duì)在《Cell》上發(fā)表的題為“Correction of age-associated defects in dendritic cells enables CD4⁺ T cells to eradicate tumors”的研究。

1. 老年小鼠中，CD4⁺ T介導(dǎo)抗腫瘤免疫

研究團(tuán)隊(duì)通過評估不同生命年齡段的抗腫瘤反應(yīng)開始這項(xiàng)研究，在不同年齡（8，20，40，68和92周齡）段小鼠皮下植入表達(dá)卵清蛋白（OVA）抗體的B16黑色素瘤細(xì)胞（B16OVA）。發(fā)現(xiàn)20和40周齡小鼠的腫瘤大小和8周齡小鼠一致，68和92周齡的小鼠的腫瘤生長速度超過了年輕的小鼠。抗PD-1治療8、20和40周齡小鼠的B16OVA腫瘤對小鼠存活具有保護(hù)作用，而對68和92周齡小鼠并無保護(hù)作用。研究團(tuán)隊(duì)使用B16OVA腫瘤裂解物（whole-tumor lysates，WTLs）配合不同DC刺激佐劑治療腫瘤，這些佐劑包括LPS、LPS+鋁（Alum）、LPS+1-棕櫚酰-2-戊二酰磷脂酰膽堿（PGPC），發(fā)現(xiàn)只有LPS+PGPC佐劑可以在年輕和老齡小鼠中同時(shí)誘導(dǎo)腫瘤消退。這些結(jié)果表明，含有DC高激活劑的疫苗可誘導(dǎo)老年小鼠的抗腫瘤免疫。接下來檢測CD4⁺和CD8⁺ T細(xì)胞在抗腫瘤免疫中的作用，通過中和抗體消耗CD4⁺或CD8⁺ T細(xì)胞，發(fā)現(xiàn)老齡小鼠中，中和抗體介導(dǎo)的CD4⁺ T細(xì)胞缺失，而非CD8⁺ T細(xì)胞缺失，廢除WTL+LPS+PGPC疫苗療法的腫瘤治療效果。

圖1. DC高激活劑糾正老年小鼠缺陷T細(xì)胞介導(dǎo)的抗腫瘤免疫

2. 老年小鼠中，CD4⁺ T細(xì)胞介導(dǎo)抗腫瘤免疫   

CD4⁺ T細(xì)胞在老年小鼠抗腫瘤免疫中的重要性提示了接種疫苗后對年齡依賴性的CD4⁺ T細(xì)胞功能的檢測。為此，通過使用PBS或OVA+LPS+PGPC免疫8周齡和90周齡小鼠后分離皮膚引流淋巴結(jié)（dLN）的CD3⁺ T細(xì)胞行單細(xì)胞RNA測序（scRNA-seq）分析。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，年齡因素確實(shí)影響T細(xì)胞的聚類分布。在PBS處理組，相比于8周齡小鼠CD4⁺ T細(xì)胞的初始狀態(tài)表型（如：Lef1、Satb1、Ccr7、Sell、Igfbp4），90周齡小鼠的CD4⁺ T細(xì)胞則表現(xiàn)出混合有炎性（如：S100a4、S100a6、S100a11、Cxcr6、Itgb1、AW112010）和調(diào)節(jié)性（如：Maf、Ctla2a、Tnfrsf4）的特征；在OVA+LPS+PGPC處理組，相比于8周齡小鼠CD4⁺ T細(xì)胞，90周齡小鼠的CD4⁺ T細(xì)胞上調(diào)基因涉及T細(xì)胞的遷移、分化、記憶T細(xì)胞活化和調(diào)節(jié)等方面，值得注意的是，細(xì)胞毒性相關(guān)分子（如：Eomes、Gzmk、Ctla2a、Ifng、Gzmb、Gzma、Runx3、Nkg7、Cst7、Fcrl6、Slamf7、Cx3cr1、Prf1、Lamp1）在老齡小鼠CD4⁺ T細(xì)胞富集。這些數(shù)據(jù)表明，DC高激活劑在老齡小鼠內(nèi)誘導(dǎo)CD4⁺ T細(xì)胞獲得細(xì)胞毒作用和抗腫瘤作用。

圖2. DC高激活劑在老齡小鼠誘導(dǎo)CD4⁺ T細(xì)胞獲得細(xì)胞毒作用和抗腫瘤作用

3. 炎癥小體、IL-1b和DC遷移活性是老年小鼠抗腫瘤免疫的關(guān)鍵因素

在年輕小鼠中，過度活化介導(dǎo)的抗腫瘤免疫依賴于DC的NLRP3炎癥小體促進(jìn)IL-1b的釋放，以及DC通過CCR7向dLN的過度遷移。為了評估這些活性是否是老年小鼠的抗腫瘤反應(yīng)所需要的，研究團(tuán)隊(duì)對老年基因敲除鼠（Nlrp3^-/-、Casp1/11^-/-和Ccr7^-/-）評估炎癥小體和遷移能力在老年小鼠高活化DC介導(dǎo)的抗腫瘤活性。結(jié)果顯示相比于老齡WT小鼠，WTL+LPS+PGPC的抗腫瘤效應(yīng)在老齡敲除小鼠中缺失，表明炎癥小體和遷移在老齡高活化DC中的重要性。這些數(shù)據(jù)說明炎癥小體、IL-1b和DC遷移活性在老齡小鼠內(nèi)介導(dǎo)的抗腫瘤作用。

圖3. 老年小鼠抗腫瘤免疫的關(guān)鍵因素

4. DC高激活劑在年輕小鼠誘導(dǎo)CD4⁺ T細(xì)胞反應(yīng)并加強(qiáng)記憶CD4⁺ Th1細(xì)胞分化

研究發(fā)現(xiàn)與年齡相關(guān)的DC功能缺陷可以通過DC高激活劑得到糾正。隨后，用不同佐劑免疫，發(fā)現(xiàn)OVA+LPS+PGPC免疫佐劑通過CD4⁺ T細(xì)胞免疫應(yīng)答產(chǎn)生最多的IFNg，即LPS+PGPC是最強(qiáng)的誘導(dǎo)Th1反應(yīng)激活劑，而Th2相關(guān)的細(xì)胞因子（如：IL-10、IL-4或IL-13）并無增加，進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)DC高激活劑會(huì)加強(qiáng)記憶CD4⁺ Th1細(xì)胞分化，且這種效應(yīng)依賴于炎癥小體NLRP3。

圖4. DC高激活劑增強(qiáng)Th1細(xì)胞CD4⁺ T細(xì)胞的再激活加速記憶T的生成

5. DC高激活劑誘導(dǎo)抗原特異性CD4⁺ T細(xì)胞持續(xù)到老年并發(fā)揮抗腫瘤作用

為評估DC高激活劑誘導(dǎo)T細(xì)胞免疫應(yīng)答的長效性，對年輕小鼠（WT和Nlrp3^-/-）進(jìn)行免疫，發(fā)現(xiàn)只有OVA+LPS+PGPC免疫WT小鼠在接種后的一年多時(shí)間依然具有抑制腫瘤進(jìn)展的作用，數(shù)據(jù)表面DC高激活劑誘導(dǎo)抗原特異性CD4⁺ T細(xì)胞的長效性并依然依賴于炎癥小體，體外實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步證實(shí)這一觀點(diǎn)。為了確定由DC高激活劑產(chǎn)生的T細(xì)胞是否足以提供保護(hù)性免疫，研究團(tuán)隊(duì)將分離的免疫細(xì)胞轉(zhuǎn)移到異源宿主小鼠，同樣的免疫途徑免疫小鼠后，分離CD4⁺ T細(xì)胞、CD8⁺ T細(xì)胞、CD19⁺ B細(xì)胞、CD14⁺ 單核細(xì)胞過繼8周齡小鼠，發(fā)現(xiàn)只有CD4⁺ T細(xì)胞具有最強(qiáng)的抗腫瘤效果，揭示高活化DC誘導(dǎo)長效記憶CD4⁺ T細(xì)胞并獲得足夠的抗腫瘤作用。

圖5. 高活化DC誘導(dǎo)長久抗原特異性的CD4⁺ T細(xì)胞并發(fā)揮抗腫瘤作用

該研究表明，高活化DC可以引發(fā)保護(hù)性抗原特異性CD4⁺ T細(xì)胞反應(yīng)，并可維持到老年。這或許說明老年群體的免疫缺陷是可以逆轉(zhuǎn)的，為老年人的癌癥免疫治療提供新思路。

云克隆開發(fā)了上述研究中涉及相關(guān)指標(biāo)的蛋白、抗體、試劑盒等產(chǎn)品助力相關(guān)研究，部分指標(biāo)節(jié)選如下，供參考：