关于Treg细胞,你想知道的在这里

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来源:干细胞者说

细胞名称:调节性T细胞(Regulatory  cell),简称Treg。Treg 细胞在免疫系统功能中扮演的是迷人又可爱的反派角色。
话说调节T细胞的发现,可追溯到1995年,彼时的日本生物学家坂口志文Shimon Sakaguchi教授发现成年小鼠的外周血中有一种特殊的 T细胞亚群——CD4+T 细胞亚群。若去除它,则会诱发小鼠自身免疫性疾病;若将其回输,则阻止自身免疫性疾病的发生,因此命名为调节性T细胞Regulatory cell,简称Treg 这就是调节性T细胞命名的由来。

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图1. CD4+T细胞(感谢近岸蛋白制作)
Treg 细胞在免疫细胞中不可或缺,能抑制其它免疫细胞的免疫应答,是自我耐受的主要控制者。那么,Treg 细胞到底什么呢?有什么特点?在临床方面又有什么应用前景呢?下面,我们一一道来。

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Treg细胞到底是什么呢
Treg 细胞发现于1995年,能抑制其它免疫细胞的免疫应答,是自我耐受的主要控制者。从鉴定标准来看,Treg 细胞是一群以表达Foxp3、CD25、CD4为细胞表型特征的T细胞亚群。

 

▉ Treg细胞的基本功能
Treg 细胞具有免疫抑制作用,能维持免疫系统对自身成分的耐受,使机体保持免疫稳态。通常情况下,如果Treg 细胞缺失或者功能异常,会导致自身免疫性疾病的发生

 

一般这样理解,Treg 细胞在免疫系统的主要功能是负责“喊停”。比如大家都熟知的效应T细胞、B细胞和NK细胞等淋巴细胞,遇到外来病原体入侵,会产生免疫应答,清除有害物质从而保护机体免受攻击。当这些细胞与有害物质之间的战争结束后,T细胞亚群里的一种刹车细胞——Treg 细胞——就会发出攻击停止信号,调节机体免疫稳态和阻止自身免疫性疾病发生。一句话,Treg 细胞负责免疫系统的刹车,防止机体过度免疫反应

 
▉ Treg细胞起源和发育
Treg 细胞属于CD4+细胞的一部分胸腺是Treg细胞发育的主要部位同为CD4+T细胞大家庭的还有Th1、Th2、Tfh、Th17和Th22等亚群。常规辅助T细胞亚群介导免疫应答,而Treg细胞抑制促炎效应功能,限制过度免疫应答。各亚群之间相互协调,共同发挥免疫调节作用,维持机体稳态。

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图2. Treg 细胞和他兄弟们

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分类和作用机制

根据发育来源,Treg细胞可分两类:一类是天然产生的自然Treg(nTreg)主要在胸腺分化里发育而来,算是富二代。另一类是经诱导产生的适应性Treg(iTreg),是由初始CD4+T细胞(Th0)经抗原刺激后分化发育而来,算是白手起家,肿瘤微环境中的Treg主要就是指iTreg 细胞nTreg 细胞主要包括CD4+Treg 细胞,而iTreg 包括Tr1 细胞、Th3 细胞和CD8+Treg 细胞等多种亚型。

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表1. 调节性T细胞的分类

从功能角度来看,可分为三种作用机制:

关于Treg细胞,你想知道的在这里图3. Tregs免疫抑制作用机制

  • 细胞因子抑制:Treg 细胞分泌抑制性细胞因子(如IL-10、IL-4及分泌型TGF-β);

  • 细胞溶解抑制:Treg 细胞通过颗粒酶和穿孔素杀死效应细胞;

  • 代谢破坏抑制:Treg 细胞与效应 T 细胞竞争消耗IL-2,降低靶细胞对IL-2 的反应性从而抑制效应T细胞增殖;Treg细胞产生胞外酶CD39和CD73促进肿瘤微环境(TME)中腺苷的产生起到抗增殖作用;

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Treg细胞,肿瘤免疫的靶点

在肿瘤免疫过程中,Treg 细胞能通过抑制抗肿瘤免疫反应,从而参与肿瘤的发生发展。Treg 细胞通过表达抑制因子(CTLA4、分泌IL-10和TGF-β)抑制过度的免疫反应,也可能促进肿瘤细胞免疫逃逸。Treg 细胞也可通过趋化因子向肿瘤微环境(TME)不断浸润,参与抑制抗肿瘤免疫反应。 
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图4:肿瘤微环境中Treg 细胞的作用

Treg 细胞的高浸润性与肿瘤的低存活率有关。在肿瘤治疗中,如何去降低Treg 细胞的功能是重中之重。

 
▉ 靶向Treg 细胞的七个策略
Treg 细胞的高浸润性与肿瘤的低存活率有关。在肿瘤治疗中,如何去降低Treg 细胞的功能是重中之重。通常有两个大的方向,一是Treg细胞耗竭策略。二是降低Treg细胞抑制功能。然而,Treg 细胞的降低,则又可能增加患者的免疫相关不良反应。因此,需要有选择地损害肿瘤微环境(TME)中的Treg 细胞。

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图5. 靶向Treg细胞的抗肿瘤疗法

Treg 细胞肿瘤免疫治疗,也是目前的一个研究热点,有7个策略:

  • 1. 耗竭肿瘤内的Treg细胞
  • 2. 破坏Treg细胞对肿瘤部位的浸润
  • 3. 增强肿瘤内Treg细胞对免疫检查点阻断剂敏感
  • 4. 靶向T细胞的共刺激信号
  • 5. 靶向Treg细胞分泌的抑制型细胞因子
  • 6. 改变Treg细胞脆性
  • 7. 靶向Treg细胞代谢

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Treg 细胞,优秀的免疫反应刹车大师

目前,除了肿瘤免疫治疗,研究的兴趣主要还是治疗自身免疫性疾病(比如1型糖尿病、类风湿性关节炎、系统性红斑狼疮、炎性肠病)。同时,Treg 细胞疗法可能用于器官移植,移植物抗宿主病等。

 

▉ 自身免疫性疾病

自身免疫性疾病,是指机体对自身抗原发生免疫反应而导致自身组织损害所引起的疾病。在临床前和临床试验中,科学家一直努力探索Treg 细胞的治疗潜力,以期实现对自身免疫性疾病治疗的安全性和有效性。研究证实,Treg 细胞数量减少或功能缺陷影响机体的免疫状态,引起自身免疫耐受紊乱,导致自身免疫性疾病发生Treg 细胞数量改变和功能异常,参与自身免疫性疾病的发生发展过程。调控 Treg 细胞,有望为自身免疫性疾病提供一种新的治疗方案

 

(一)1型糖尿病
1型糖尿病(T1D)是自身免疫性疾病,其特征是由于胰腺β细胞的破坏而导致胰岛素绝对缺乏。研究表明,T1D患者中Treg细胞免疫抑制功能降低。在动物模型中,输注扩增的抗原特异性Treg在阻断和逆转糖尿病方面显示出有积极的结果。研究重点是用FoxP3基因转导的CD4+T细胞,将其转化为Treg目前,GentiBio和Abata等公司正在开发TCR-Treg细胞治疗1型糖尿病。

 

(二)炎症性肠病

炎症性肠病(IBD)是以胃肠道慢性炎症为特征的疾病。研究表明,肠道微生物群和免疫反应的不平衡在IBD中起重要作用通常,Treg 细胞在维持肠道免疫稳态中发挥重要作用,而肠道炎症与Treg细胞数量的减少无关。然而,Treg细胞活性不足的小鼠更容易发生肠道炎症。在临床试验中,目前IBD细胞疗法主要是自体Treg回输治疗,CAR-Treg细胞回输还不多见。

 

▉ 抗感染

利用Treg 细胞干预感染,无疑是最有效的策略之一。Treg 细胞不仅可以抑制免疫和预防感染,还可保持长期记忆。多种感染均与 Treg 细胞引起的免疫逃逸有关。在病毒(HIV、CMV、HCV、EBV、HSV等)、细菌(分枝杆菌、单核李斯特菌、幽门螺杆菌、百日咳鲍特郡等)、真菌(曲霉菌、念珠菌、组织胞浆菌等)、原生动物(疟疾、利什曼原虫、锥虫等)的感染过程,均显示 Treg 细胞通过不同途径参与其中。

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图6:Treg诱导或激活感染的机制
▉ 维持皮肤免疫稳态
皮肤中驻留Treg 细胞维持皮肤免疫稳态参与调节皮肤中的多种重要过程,包括伤口愈合、毛囊再生和对皮肤共生菌的适应性免疫耐受。

 

研究发现,Treg 细胞的水平、表型和功能会影响银屑病的发病。反之,银屑病也会影响Treg 细胞的抑制功能,改变Treg 细胞和Th17 细胞的平衡,进一步加重银屑病病情。调节 Treg 细胞水平或功能,可作为治疗银屑病的一种潜在方法。对于皮肌炎/多发性肌炎,患者的Treg 细胞绝对数量低于健康对照组,并且与疾病活动度显著相关。Treg 细胞还可直接触发皮肤中的毛囊干细胞分化,从而促进毛发生长。也许Treg 细胞可能成为“脱发和秃顶人士”头发再生的希望。
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图7:Treg细胞与皮肤免疫生态

▉ 用于移植物抗宿主病 
造血干细胞移植是治疗造血系统肿瘤和血液疾病重要的手段。由于造血干细胞的来源往往为同种异体细胞,输注的免疫细胞会对宿主发生免疫攻击,移植物抗宿主病(GVGD)便发生了。Treg细胞治疗也已成为GVHD研究的重要领域主要集中于经体外扩增的Treg细胞首次临床试验显示,Treg对改善急性GVHD症状影响不大,但显著缓解了慢性GVHD的症状,并减少了免疫抑制剂的使用。现有的共识是低剂量的IL-2治疗是安全的,并可以选择性地扩增Treg细胞的数量,并在GVHD的治疗和预防中表现出了一定的效果。研究表明,体外扩增的Treg细胞可能是预防GVHD的有效手段。

 

▉ 实体器官移植
器官移植能够使脏器受损或功能障碍的病人获得更好的预后和生存周期。由于移植器官的免疫原性,受体的免疫系统往往会发起针对供体器官的排斥和清除,破坏移植供体的结构与机体的稳态。Treg 细胞作为免疫负调控细胞,能够广泛地抑制先天免疫和适应性免疫的过度活化。
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图8:TX200的治疗原理
CAR-T 技术的发展促进了利用 CAR-Treg 细胞治疗移植免疫排斥的临床试验的展开。目前,CAR-Treg细胞疗法在器官移植方面已经得到较大发展。比如TX200,这是Sangamo Therapeutics公司拥有的CAR-Treg细胞产品,用于预防HLA-A2不匹配的活体肾移植中的免疫介导排斥反应。TX200由自体Treg细胞组成,通过工程技术表达HLA-A2 CAR,TX200细胞将定位到移植物上,并在与HLA-A2抗原结合后激活。具有免疫抑制功能的CAR-Treg疗法,可保护移植物免受免疫介导的排斥,并减少或消除对免疫抑制剂终身治疗的需要。
 

 

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文末小结
Treg细胞被称为人体内的“双刃剑”。Treg细胞数量过低或功能减弱会引起免疫系统反应过激,从而可能导致自身免疫性疾病的发生;而数量过高或异常激活会抑制免疫反应,则可能会引起肿瘤的发生。Treg细胞疗法未来应用的三个方向:肿瘤免疫治疗、器官移植、自身免疫性疾病。

 

在肿瘤免疫中,效应免疫细胞和Treg 细胞犹如鸟之双翼,惟有彼此平衡才能保持身体健康。如何合理解除Treg细胞在肿瘤微环境中的抑制作用,也是目前研究的一个热点。Treg 细胞可能更像是一个刹车;
  • 在正常情况下,Treg 细胞可以把过度免疫反应或炎症反应刹车,不至于失控。
  • 在肿瘤微环境中,Treg 细胞把原本就已岌岌可危的抗肿瘤免疫也刹车了。

在自身免疫性疾病方面(比如I型糖尿病、系统性红斑狼疮、肠炎性疾病Treg 细胞疗法已在动物模型中崭露头角。到目前为止,在器官移植排斥反应、GVHD等疾病领域,使用Treg细胞治疗的早期临床试验结果显示是非常有前景的。

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