编者按

在肿瘤的免疫治疗中，T细胞扮演至关重要的作用。细胞免疫疗法效果常受到肿瘤微环境（TEM）的影响，如由于TEM的免疫抑制造成CD8+T细胞处于免疫抑制状态，无法长期发挥免疫治疗的目的。在上一篇推文《文献解析 | 个性化新抗原疫苗NEO-PV-01联合化疗和PD-1抗体治疗非鳞状非小细胞肺癌》中，我们提到通过结合化疗、免疫检查点抑制（以下称ICB）以及肿瘤新生抗原疫苗的联合疗法有效改善非小细胞肺癌的临床治疗效果，这类联合疗法的本质也在于增强或恢复抗肿瘤T细胞的免疫功能。虽然肿瘤新抗原疫苗在多个早期临床试验中都被证实可以诱导肿瘤特异性T细胞响应，但具体的作用机制尚不清楚，这为该疗法发挥疗效、以及未来发展制造了困难，本文介绍的研究成果有助于我们了解在肿瘤联合疫苗疗法下T细胞族群动态分化过程和新生抗原特异T细胞这类独特细胞群体的特征，以阐明联合疗法的分子机制。

正文

2022年4月，美国德州大学西南医学中心傅阳心团队和李博团队在Nature Cancer杂志上发表了题为Concurrent delivery of immune checkpoint blockade modulates T cell dynamics to enhance neoantigen vaccine-generated antitumor immunity的文章。研究者观察到新抗原疫苗诱导产生的T细胞能与ICB疗法协同作用，长效控制肿瘤生长。通过对超过10万个T细胞单细胞测序，作者揭示了联合疗法诱导了一种具有激活趋化因子信号，低共抑制受体表达以及高细胞毒性的新抗原特异CD8+T细胞。鉴定与表征这类特异T细胞中的基因特征表明它们与更优的癌症预后相关。

研究结果

1. 新抗原疫苗与ICB协同作用，诱导持久的抗肿瘤免疫反应

为了在体内研究新抗原疫苗诱导的T细胞响应以及抗肿瘤效应，该研究使用了小鼠结直肠肿瘤模型MC38，该模型成熟表达MHC-I免疫原性新抗原。对MC38小鼠注射9-mer多肽疫苗发现，单独疫苗治疗对于肿瘤持续抑制效果有限，而结合ICB（PD-1/-L1）的联合疗法使肿瘤生长得到明显抑制直至消失，并且在四种疗法中是唯一使小鼠持续存活的，这说明联合疗法产生了持续稳定的抗肿瘤效果（图1）。

图1.单独新抗原疫苗疗法（a-e）与联合疗法(f-h)对MC38小鼠抗肿瘤效果

为研究各个处理组体内T细胞族群在各疗法下缠身的动态变化，研究者们scRNA-seq靶向TCR捕获测序（scTCR-seq）法检测了各处理组T细胞（小鼠的肿瘤、引流淋巴结和脾组织中）。同时，用疫苗注射naïve小鼠产生新抗原ADPGK特异的T细胞富集后做了scTCR-seq。对以上数据的整合分析能获得T细胞亚族群结构、动态变化、TCR谱系追踪、新抗原特异T细胞、实验确证以及临床关联等信息。

图2.T细胞族群动态变化研究的实验设计

2. 对T细胞族群的高分辨表征

研究者们从超过10万个T细胞单细胞测序结果中富集鉴定到23个T细胞类型，对这些类型细胞中的差异表达基因和组织分布模式进行归类，可用特定的marker基因代表该T细胞类型与功能。从下图中可看出，T细胞类型在淋巴结与肿瘤组织及其在不同处理条件下是高度异质化的，与对照组淋巴结中明显不同的是肿瘤浸润T细胞中高度富集了CD4和CD8类型。对不同T细胞类型marker基因细致分析发现联合疗法诱导出了独特的T细胞聚类从而使TEM恢复活力，有助于效应T细胞发挥功能，扭转了免疫抑制的局面。

图3.T细胞族群聚类(a)及各T细胞亚族群分布模式(b-d)

3. 新抗原特异T细胞在CD8效应T细胞聚类中被富集

为了鉴定新抗原特异T细胞，研究者们给naïve小鼠注射ADPGK新抗原疫苗来获得TCR序列，获取了1415个TCR组，并用各处理组T细胞与未处理小鼠淋巴组织T细胞个数相比较发现其中有20个TCR组被显著富集，定义为高可信度新抗原ADPGK特异TCRs。追踪这些特异TCRs发现它们在联合疗法中被显著富集（图4b）,并且在CD8-05效应T细胞聚类中显著富集，后续对新抗原特异T细胞相关基因表达以及功能研究表明这类T细胞功能更偏向于发挥效应T细胞类似的作用。

图4.新抗原特异T细胞的表征（a-c）

4. 新抗原特异性T细胞基因特征在人类癌症显示出更好的预后效果

为了探索这类新抗原特异T细胞的基因特征在人类癌症研究中的作用，研究者经过一系列筛选，找到5个同时在人源中表达并最具有新抗原特异性的基因，将它们的平均表达数设定为癌抗原特异性T细胞分数（CASTScore）。同时在癌症基因图谱（TCGA）数据库中选择23种癌症类型调查CAST分数在癌症预后中的作用，结果显示CAST评分显著预测色素瘤、头颈部、宫颈癌和胰腺癌患者伴随CD8T细胞浸润程度高的患者生存率更高。

图5.CAST分数在人类癌症预后预测作用（a-b）&CAST分数高的患者存活时间更长（c-f）

小结

该研究通过大规模单细胞测序技术和TCR谱系追踪的方法对新抗原疫苗（neoantigen vaccine）和免疫检验点阻断（PD-L1）联合治疗过程中T细胞的动态变化进行了刻画。鉴定出联合治疗诱导的neoantigen特异性T细胞亚群及其表型。进一步的研究表明，疫苗通过产生新抗原特异性T细胞并诱导分化为效应T细胞，从而实现长期稳定的抗肿瘤免疫疗效。该特异性T细胞基因特征可用于预测癌症病人预后效果，为未来免疫疗法策略提供参考。

获得合适的新抗原是开发肿瘤新抗原疫苗的关键。百蓁生物推出基于AI质谱平台DeepImmu发现新抗原服务：通过质谱技术可直接鉴定到非典型新抗原，减少假阳性结果；以从头测序为核心，可以发现数据库中未发现的新抗原；并且具有深度学习算法预测免疫原性，实现更准确的生物样品中免疫多肽的深度鉴定。