T细胞的分化，其实在之前都介绍过了，今天夏老师就找了一篇耗竭T细胞相关的文章，顺便讲讲T细胞耗竭。这篇文章是浙江大学的郭雨刚团队和EPFL合作，两位博士发表在50.5分的Nature主刊上的文章，这篇文章挺有意思，2型细胞因子Fc-IL-4使耗竭的CD8+ T细胞恢复活力：
![]()
首先要讲讲T细胞的耗竭，大家都知道幼稚T细胞会在TCR信号通路激活后（TCR信号通路的话，包含αβ等不同的亚基的重排以及正向选择、负向选择等，而TCR信号通路的激活也是T细胞激活的关键，不清楚的话，可以去看看《信号通路是什么鬼？》系列），形成效应T细胞。而T细胞“耗竭”的意思，简单来说就是指效用T细胞分泌细胞因子的能力降低，且细胞表面抑制性受体表达增加。从祖耗竭T细胞开始，CD8+ T细胞表面，可共表达LAG-3、CD244、CD160、TIM-3、CTLA-4和许多其他抑制性受体，同时细胞的扩增能力明显下降，CD4+ T细胞对其的帮助也减弱，最终导致细胞死亡：
![]()
这篇文章首先分析了Fc-IL-4对于微环境中T细胞的作用，IL-4是一种2型免疫的细胞因子。T细胞通过不同类型的免疫，产生不同亚型的CD4+ 或CD8+ T细胞，防御细胞内病毒、细菌的炎症和自身免疫是1型免疫，2型免疫是防御蠕虫和毒素的，3型则防御的是细胞外的细菌和病毒等。一般来说，ICB（免疫检查点阻断）和ACT（过性T细胞转移，如CAR-T） 疗法，主要依靠诱导1型免疫来消除癌细胞的：
![]()
由于之前的研究发现，IL-4可以延长T和B淋巴细胞的存活。于是他们就做了一种小鼠IL-4与IgG2a Fc结合的IL-4，维持IL-4的稳定性，增强其半衰期。通过单细胞测序（下图的UMAP图，这个大家应该能看懂了吧，就是通过基因的表达这种多维的主成因分析，将多维图降维形成的，显示的就是不同基因表达的分簇，不熟悉的话，可以去看看《列文虎克读文献》和《夏老师带你读文献》），他们发现Fc-IL-4可以诱导TME（肿瘤微环境）中的功能性CD8 + T TE细胞（终末耗竭T细胞，这种CD8 + T TE细胞是TCF- TIM3+的），这种耗竭的T细胞在增殖和存活能力上都比较差，但是细胞毒性要比祖耗竭T细胞要来得强，还是有杀伤肿瘤细胞能力的：
![]()
他们发现Fc-IL-4诱导后，CD8 + T TE细胞产生的颗粒酶B以及IFNγ都有所提高。那既然Fc-IL-4影响了IFNγ的产生，也就是说很可能会对1型免疫产生影响。于是他们假设Fc-IL-4作为2型细胞因子，是否可以增强以1型免疫为中心的ACT和ICB疗法对实体瘤的抗肿瘤疗效（这就是假设的迭代，通过已经获得的结果，提出新的假设，以此推进课题的进展，不清楚假设迭代的话，可以去看看《科研的推理和逻辑：从实验台到咖啡桌》）。结果发现，在许多同基因模型中，Fc-IL-4都能增强ACT和ICB免疫疗法的肿瘤清除和持久保护：
![]()
为了确定Fc-IL-4具体作用的细胞，他们分别选择性地耗尽了CD8+ T细胞、CD4+ T细胞、NK细胞或中性粒细胞，结果发现耗尽CD8+ T细胞会影响Fc-IL-4联合ACT的疗效（这也就是柯霍氏法则的验证，通过清除关键因素来确定是否是通过该因素影响了下游的表型产生，不清楚柯霍氏法则的话，可以看看《科研的推理和逻辑：从实验台到咖啡桌》和《轻松的文献导读》）。他们接着使用TCF7启动子（祖耗竭T细胞相关启动子）表达DTR（白喉毒素受体），用DT（白喉毒素）诱导清除祖耗竭T细胞。在Fc-IL-4处理后，显著增加了肿瘤内浸润的CD8+ T TE细胞的数量。也就是说Fc-IL-4是直接作用于CD8+ T TE细胞的。那既然Fc-IL-4是直接作用于CD8+ T TE细胞，CD8+ T TE细胞上是否表达有IL-4受体呢？他们进一步分析发现CD8+ T TE细胞上的确有IL-4Rα，而他们使用CRISPR敲除了细胞中的IL-4Rα后，Fc-IL-4的功能也丧失了：
![]()
那么Fc-IL-4对CD8+ T TE细胞具体产生了什么样的作用呢？由于之前有报道，IL-4能激活B细胞糖酵解，于是他们就考虑是否Fc-IL-4也能激活CD8+ T TE细胞的糖酵解。通过SeaHorse实验（这个在《信号通路是什么鬼？》系列中的铜死亡那几章中，也介绍过，就是分析OCR细胞耗氧率和ECAR细胞外酸化率的实验，不清楚的话可以回去翻翻）发现，Fc-IL-4对氧化磷酸化水平并没有多大影响，但可以使CD8+ T TE细胞明显偏向糖酵解的代谢重编程：
![]()
通过转录组分析，他们发现Fc-IL-4治疗的小鼠中，在糖酵解显着上调之外，mTOR信号通路、PI3K-AKT信号通路以及JAK-STAT信号通路、NFκB信号通路都有着明显的激活（PI3K-AKT信号通路、JAK-STAT信号通路都是常见的信号通路，也都会受到IL-4/IL-4R激活，而mTOR信号通路和NFκB信号通路则与PI3K-AKT信号通路密切相关，不熟悉这些信号通路的话，可以回去看看《信号通路是什么鬼？》系列）。他们通过分别敲除STAT6和抑制AKT分析发现，Fc-IL-4通过STAT6信号传导和PI3K-AKT-mTOR轴，增强了CD8+ T TE细胞的糖酵解代谢。
为了确定STAT6信号传导和PI3K-AKT-mTOR轴激活后，是通过什么关键酶激活了糖酵解，他们又分析了一下单细胞测序的数据，然后发现LDHA受到了IL-4刺激后表达升高。接着他们通过敲除LDHA或使用LDHA的抑制剂，来分析了Fc-IL-4对于CD8+ T TE细胞的影响，结果发现Fc-IL-4与ACT的联合治疗，在控制肿瘤生长方面的功效显着降低（这里简单的敲除和抑制，其实还是并不算特别严谨的，会产生肯定后件的逻辑谬误，不清楚肯定后件的话，可以去看看《科研的推理和逻辑：从实验台到咖啡桌》、《列文虎克读文献》和《信号通路是什么鬼？》系列）：
![]()
最后就形成了这样一个示意图，也就是Fc-IL-4通过IL-4Rα，分别激活了JAK-STAT信号通路和PI3K-AKT-mTOR轴，通过激活LDHA的表达，促进了CD8+ T TE细胞的糖酵解，通过糖酵解的增加，活化了终末耗竭的CD8+ T细胞，促进了ACT和ICB治疗的效果：
![]()
这篇文章从论文的推进，到机制的验证，工作量可以说不是一般地大。除了最后，使用了STAT6的敲除以及LDHA的敲除和抑制剂，会存在一定的逻辑缺陷。在T细胞耗竭的研究中，也可以说是比较优秀的了。好了，今天就先策到这里吧，有兴趣的话可以看看原文，祝你们心明眼亮。
喜欢夏老师讲文献的话，可以点点星标，点点赞，点点“在看”，多分享多转发。
公众号回复“公克”，没事可以翻翻精华帖，里面有不少宝藏工具，当作是科研过程中的一种调剂也是不错的选择哦，科研并不一定要这么无聊又尴尬：
目前夏老师已正式出版11本书，想要的可直接点以下微店小程序直接购买：
