摘要： 本研究揭示了免疫檢查點分子PD-1在皮膚組織駐留記憶T細(xì)胞（TRM）形成中的關(guān)鍵作用。
在免疫學(xué)領(lǐng)域，組織駐留記憶T細(xì)胞（Tissue-resident memory T cells, TRM）作為屏障組織的"免疫哨兵"，在抗感染、腫瘤免疫監(jiān)視中發(fā)揮關(guān)鍵作用。然而，這類細(xì)胞也參與自身免疫疾病和免疫檢查點抑制劑治療相關(guān)毒性（irAEs）的發(fā)生。特別值得注意的是，約40%接受PD-1抑制劑治療的黑色素瘤患者會出現(xiàn)皮膚不良反應(yīng)，但其分子機(jī)制尚不明確。與此同時，臨床觀察發(fā)現(xiàn)出現(xiàn)皮膚毒性的患者往往腫瘤治療效果更好，暗示PD-1信號可能通過調(diào)控TRM同時影響治療效果和副作用。這些現(xiàn)象提出了一個關(guān)鍵科學(xué)問題：PD-1如何調(diào)控TRM的生物學(xué)特性？其機(jī)制是否能為優(yōu)化免疫治療提供新思路？
Weill Cornell Medicine（美國威爾康奈爾醫(yī)學(xué)院）的研究團(tuán)隊通過系統(tǒng)的實驗設(shè)計，揭示了PD-1通過TGFβ信號通路調(diào)控皮膚TRM形成的新機(jī)制。研究發(fā)現(xiàn)，PD-1不僅在慢性感染導(dǎo)致的T細(xì)胞耗竭中起作用，更是TRM早期命運決定的關(guān)鍵調(diào)控因子。這一發(fā)現(xiàn)為理解PD-1抑制劑的雙重作用——既增強(qiáng)抗腫瘤免疫又引發(fā)皮膚毒性——提供了分子基礎(chǔ)，相關(guān)成果發(fā)表在《Nature Immunology》上。
圖1 PD-1是TGFβ介導(dǎo)的皮膚組織駐留記憶T細(xì)胞形成與功能特化所必需的
研究人員采用了多項關(guān)鍵技術(shù)：1）高維質(zhì)譜流式（CyTOF）分析人皮膚TRM的PD-1表達(dá)特征；2）建立混合過繼轉(zhuǎn)移模型，比較PD-1+/+與PD-1-/- OT-I T細(xì)胞在皮膚定植的差異；3）單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組測序解析PD-1依賴的基因程序；4）藥理學(xué)阻斷和遺傳學(xué)手段（包括TGFβR1組成型激活模型）驗證PD-1-TGFβ軸的功能關(guān)聯(lián)；5）"prime-pull"實驗系統(tǒng)研究TRM的皮膚歸巢機(jī)制。
PD-1在皮膚TRM中的表達(dá)特征
通過質(zhì)譜流式技術(shù)發(fā)現(xiàn)，人和小鼠皮膚中的CD8+ TRM（CD69+CD103+/-）持續(xù)高表達(dá)PD-1，且這一特征在老年小鼠中仍保持。在病毒感染清除后第6周，80%以上的皮膚TRM仍保留PD-1表達(dá)，而循環(huán)記憶T細(xì)胞（TCM/TEM）的PD-1表達(dá)迅速下降。這種組織特異性表達(dá)模式提示PD-1可能具有獨立于其免疫抑制功能的新作用。
PD-1促進(jìn)TRM的皮膚定植
混合過繼轉(zhuǎn)移實驗顯示，PD-1+/+ OT-I細(xì)胞在感染后第10天就顯示出定植優(yōu)勢，到第42天時其數(shù)量是PD-1-/-細(xì)胞的6.8倍。這種優(yōu)勢同時存在于表皮（CD103+）和真皮（CD103-）TRM中。早期抗PD-1處理（感染后0-9天）使表皮TRM減少81%，但后期處理（6-12天）無顯著影響，表明PD-1主要在TRM定植階段發(fā)揮作用。
PD-1依賴的轉(zhuǎn)錄程序特征
RNA-seq分析發(fā)現(xiàn)，PD-1+/+ TRM特異性富集細(xì)胞外基質(zhì)（ECM）相關(guān)基因（Col4a1、Col1a1）和整合素通路，而PD-1-/-細(xì)胞則高表達(dá)終末分化標(biāo)志物Tox和炎癥相關(guān)基因。值得注意的是，PD-1依賴的轉(zhuǎn)錄程序（Pdcd1 WTspecific）與TGFβ刺激的基因特征高度重疊，且與公共數(shù)據(jù)庫中Tgfbr2-/- TRM的轉(zhuǎn)錄譜相似，暗示PD-1可能通過調(diào)控TGFβ信號發(fā)揮作用。
圖2 在缺乏持續(xù)抗原刺激的條件下，PD-1仍持續(xù)表達(dá)于小鼠和人類CD8+組織駐留記憶T細(xì)胞表面
PD-1增強(qiáng)TGFβ信號敏感性
實驗證實，PD-1缺陷導(dǎo)致T細(xì)胞對TGFβ的反應(yīng)性降低，表現(xiàn)為pSMAD2水平下降。而在TGFβR1組成型激活（Tgfbrcafl/+）的T細(xì)胞中，抗PD-1處理不再影響TRM形成。在"prime-pull"模型中，外源TGFβ1能挽救抗PD-1導(dǎo)致的TRM定植缺陷，證實PD-1通過促進(jìn)TGFβ信號通路來維持TRM的皮膚歸巢能力。
這項研究確立了PD-1-TGFβ軸在TRM形成中的核心地位，揭示了免疫檢查點分子在組織特異性免疫記憶中的新功能。從轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)角度看，這一發(fā)現(xiàn)為解釋PD-1抑制劑治療中皮膚irAEs的高發(fā)率提供了機(jī)制基礎(chǔ)——PD-1阻斷可能通過干擾TGFβ信號削弱TRM的穩(wěn)態(tài)維持，導(dǎo)致局部免疫失衡。另一方面，研究也為優(yōu)化免疫治療策略提供了新思路：適時調(diào)控PD-1激動劑/拮抗劑與TGFβ信號的組合，可能實現(xiàn)增強(qiáng)抗腫瘤免疫同時減輕毒性的雙重目標(biāo)。該研究將經(jīng)典免疫檢查點分子的認(rèn)知從單純的"免疫剎車"拓展到了"組織免疫記憶編程者"的新維度，為感染免疫、腫瘤免疫和自身免疫疾病的治療策略開發(fā)奠定了重要理論基礎(chǔ)。
參考資料
[1] PD-1 is requisite for skin TRM cell formation and specification by TGFβ
摘要： 本研究揭示了免疫檢查點分子PD-1在皮膚組織駐留記憶T細(xì)胞（TRM）形成中的關(guān)鍵作用。
在免疫學(xué)領(lǐng)域，組織駐留記憶T細(xì)胞（Tissue-resident memory T cells, TRM）作為屏障組織的"免疫哨兵"，在抗感染、腫瘤免疫監(jiān)視中發(fā)揮關(guān)鍵作用。然而，這類細(xì)胞也參與自身免疫疾病和免疫檢查點抑制劑治療相關(guān)毒性（irAEs）的發(fā)生。特別值得注意的是，約40%接受PD-1抑制劑治療的黑色素瘤患者會出現(xiàn)皮膚不良反應(yīng)，但其分子機(jī)制尚不明確。與此同時，臨床觀察發(fā)現(xiàn)出現(xiàn)皮膚毒性的患者往往腫瘤治療效果更好，暗示PD-1信號可能通過調(diào)控TRM同時影響治療效果和副作用。這些現(xiàn)象提出了一個關(guān)鍵科學(xué)問題：PD-1如何調(diào)控TRM的生物學(xué)特性？其機(jī)制是否能為優(yōu)化免疫治療提供新思路？
Weill Cornell Medicine（美國威爾康奈爾醫(yī)學(xué)院）的研究團(tuán)隊通過系統(tǒng)的實驗設(shè)計，揭示了PD-1通過TGFβ信號通路調(diào)控皮膚TRM形成的新機(jī)制。研究發(fā)現(xiàn)，PD-1不僅在慢性感染導(dǎo)致的T細(xì)胞耗竭中起作用，更是TRM早期命運決定的關(guān)鍵調(diào)控因子。這一發(fā)現(xiàn)為理解PD-1抑制劑的雙重作用——既增強(qiáng)抗腫瘤免疫又引發(fā)皮膚毒性——提供了分子基礎(chǔ)，相關(guān)成果發(fā)表在《Nature Immunology》上。
圖1 PD-1是TGFβ介導(dǎo)的皮膚組織駐留記憶T細(xì)胞形成與功能特化所必需的
研究人員采用了多項關(guān)鍵技術(shù)：1）高維質(zhì)譜流式（CyTOF）分析人皮膚TRM的PD-1表達(dá)特征；2）建立混合過繼轉(zhuǎn)移模型，比較PD-1+/+與PD-1-/- OT-I T細(xì)胞在皮膚定植的差異；3）單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組測序解析PD-1依賴的基因程序；4）藥理學(xué)阻斷和遺傳學(xué)手段（包括TGFβR1組成型激活模型）驗證PD-1-TGFβ軸的功能關(guān)聯(lián)；5）"prime-pull"實驗系統(tǒng)研究TRM的皮膚歸巢機(jī)制。
PD-1在皮膚TRM中的表達(dá)特征
通過質(zhì)譜流式技術(shù)發(fā)現(xiàn)，人和小鼠皮膚中的CD8+ TRM（CD69+CD103+/-）持續(xù)高表達(dá)PD-1，且這一特征在老年小鼠中仍保持。在病毒感染清除后第6周，80%以上的皮膚TRM仍保留PD-1表達(dá)，而循環(huán)記憶T細(xì)胞（TCM/TEM）的PD-1表達(dá)迅速下降。這種組織特異性表達(dá)模式提示PD-1可能具有獨立于其免疫抑制功能的新作用。
PD-1促進(jìn)TRM的皮膚定植
混合過繼轉(zhuǎn)移實驗顯示，PD-1+/+ OT-I細(xì)胞在感染后第10天就顯示出定植優(yōu)勢，到第42天時其數(shù)量是PD-1-/-細(xì)胞的6.8倍。這種優(yōu)勢同時存在于表皮（CD103+）和真皮（CD103-）TRM中。早期抗PD-1處理（感染后0-9天）使表皮TRM減少81%，但后期處理（6-12天）無顯著影響，表明PD-1主要在TRM定植階段發(fā)揮作用。
PD-1依賴的轉(zhuǎn)錄程序特征
RNA-seq分析發(fā)現(xiàn)，PD-1+/+ TRM特異性富集細(xì)胞外基質(zhì)（ECM）相關(guān)基因（Col4a1、Col1a1）和整合素通路，而PD-1-/-細(xì)胞則高表達(dá)終末分化標(biāo)志物Tox和炎癥相關(guān)基因。值得注意的是，PD-1依賴的轉(zhuǎn)錄程序（Pdcd1 WTspecific）與TGFβ刺激的基因特征高度重疊，且與公共數(shù)據(jù)庫中Tgfbr2-/- TRM的轉(zhuǎn)錄譜相似，暗示PD-1可能通過調(diào)控TGFβ信號發(fā)揮作用。
圖2 在缺乏持續(xù)抗原刺激的條件下，PD-1仍持續(xù)表達(dá)于小鼠和人類CD8+組織駐留記憶T細(xì)胞表面
PD-1增強(qiáng)TGFβ信號敏感性
實驗證實，PD-1缺陷導(dǎo)致T細(xì)胞對TGFβ的反應(yīng)性降低，表現(xiàn)為pSMAD2水平下降。而在TGFβR1組成型激活（Tgfbrcafl/+）的T細(xì)胞中，抗PD-1處理不再影響TRM形成。在"prime-pull"模型中，外源TGFβ1能挽救抗PD-1導(dǎo)致的TRM定植缺陷，證實PD-1通過促進(jìn)TGFβ信號通路來維持TRM的皮膚歸巢能力。
這項研究確立了PD-1-TGFβ軸在TRM形成中的核心地位，揭示了免疫檢查點分子在組織特異性免疫記憶中的新功能。從轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)角度看，這一發(fā)現(xiàn)為解釋PD-1抑制劑治療中皮膚irAEs的高發(fā)率提供了機(jī)制基礎(chǔ)——PD-1阻斷可能通過干擾TGFβ信號削弱TRM的穩(wěn)態(tài)維持，導(dǎo)致局部免疫失衡。另一方面，研究也為優(yōu)化免疫治療策略提供了新思路：適時調(diào)控PD-1激動劑/拮抗劑與TGFβ信號的組合，可能實現(xiàn)增強(qiáng)抗腫瘤免疫同時減輕毒性的雙重目標(biāo)。該研究將經(jīng)典免疫檢查點分子的認(rèn)知從單純的"免疫剎車"拓展到了"組織免疫記憶編程者"的新維度，為感染免疫、腫瘤免疫和自身免疫疾病的治療策略開發(fā)奠定了重要理論基礎(chǔ)。
參考資料
[1] PD-1 is requisite for skin TRM cell formation and specification by TGFβ
