CD8+T细胞耗竭标志物CD82在多种肿瘤中的功能分析及临床意义

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背景和目的免疫检查点治疗是近年来新兴的一种肿瘤治疗方法。相比于手术治疗,免疫检查点治疗的创伤更小,更方便易行。相比于化疗及放疗,免疫检查点治疗严重的副反应更少。相比于靶向治疗,免疫检查点治疗能使病人获得更长的生存期,避免肿瘤复发。总的来说,相比于传统治疗方式,免疫检查点治疗具有反应快、副作用小、疗效持久等诸多优势。免疫检查点治疗的本质是通过增强人体自身免疫系统的功能来清除肿瘤细胞,其中最重要的机制是免疫检查点抑制剂促进了 CD8+T细胞杀伤肿瘤细胞。一般情况下,肿瘤内的CD8+T细胞表现为一种功能障碍状态,即耗竭状态。而耗竭CD8+T细胞杀伤肿瘤细胞的能力较弱。免疫检查点抑制剂则通过阻断CD8+T细胞表面的免疫检查点(抑制性受体),避免了 CD8+T细胞进入耗竭状态,甚至一定程度上逆转了 CD8+T细胞的耗竭状态。目前已有PD-1单抗、CTLA-4单抗、LAG-3单抗等多种免疫检查点抑制剂被发现可以改善瘤内CD8+T细胞的杀伤功能。然而在临床实践中,并不是所有患者都对上述免疫检查点抑制剂敏感。在多种实体瘤中,PD-1/PD-L1单抗的有效率仅在20%左右。目前,仍有超过半数的肿瘤患者无法从免疫检查点治疗中受益。研究发现,不同患者对不同免疫检查点抑制剂的敏感性不同。因此有必要对耗竭CD8+T细胞的抑制性受体进行全面系统地鉴定,以此为临床精准免疫治疗提供参考与选择。研究材料与方法1.通过收集整理肺癌、肝癌及结肠癌患者CD8+T细胞的单细胞数据,分别得到了肺癌、肝癌及结肠癌耗竭CD8+T细胞的标志性基因。使用Venn图对不同肿瘤的耗竭CD8+T细胞标志性基因取交集。2.使用SangerBox分析平台比较了 CD82在27种肿瘤癌和癌旁的表达水平;使用PanglaoDB数据库,发现在多种细胞类型中T细胞特异性表达CD82基因;使用肿瘤微环境的单细胞数据,发现肿瘤内耗竭CD8+T细胞高表达CD82基因。3.通过体外耗竭模型及体内耗竭模型,我们发现人类耗竭CD8+T细胞和小鼠耗竭CD8+T细胞高表达CD82蛋白。4.使用R软件(R version 3.6.0)的ggplot2软件包比较了不同部位CD8+T细胞CD82的表达水平、不同亚群CD8+T细胞CD82的表达水平;使用R软件的ssGSEA软件包分析了 CD8+T细胞的功能障碍水平和杀伤功能水平;使用R软件的ggplot2软件包展示了 CD82与CXCR6或ITGAE共表达的细胞占各CD8+T细胞亚群的百分比。5.使用PISCES(单细胞研究的蛋白质活性推断)工具推断了单细胞RNA数据中每个基因的蛋白活性水平。6.使用GSEA分析确定了 CD82在CD8+T细胞内参与的信号通路;使用GSEA分析确定了 CD82在CD8+T细胞内的共表达蛋白。通过取交集的方式获得了在肺癌、肝癌和结肠癌中与CD82稳定共表达的5个蛋白分子。7.使用成像流式对CD8+T细胞表面的CD82、CXCR6和ITGAE进行了初步的共定位分析。8.使用单细胞数据库(http://nsclcpd1.cancer-pku.cn/)比较了 PD-1治疗后耐药和敏感患者 CD8+T 细胞 CD244、CD82、CTLA4、LAG3 和 PDCD1 的表达水平。9.我们收集了肺癌患者PD-1单抗治疗后的外周血。我们通过流式细胞术比较了耐药及敏感患者CD8+T细胞表面CD82蛋白的表达水平。结 果1.通过单细胞数据分析,我们发现耗竭CD8+T细胞高表达CD82基因。2.与多种细胞类型相比,T细胞特异性表达CD82基因。3.体外及体内实验证实,耗竭CD8+T细胞表面高表达CD82蛋白。4.IL-1信号通路、缺氧信号通路诱导CD8+T细胞高表达CD82,而CD82参与CD8+T细胞凋亡信号通路的激活。5.CD8+T细胞内CD82与CXCR6、ITGAE共表达,CD82可能通过抑制CXCR6和ITGAE的功能来下调CD8+T细胞的迁徙、存活能力。6.在PD-1单抗治疗耐药的患者中,CD8+T细胞表面CD82表达水平更高。结 论我们首次发现耗竭CD8+T细胞特异性高表达CD82。这提示CD82具有良好的靶向成药性。进一步,我们发现肿瘤微环境中IL-1、缺氧等因素促进了CD8+T细胞表达CD82。一方面,CD82参与CD8+T细胞凋亡、衰老等信号通路的激活;另一方面,CD82可能抑制了 CXCR6和ITGAE发挥促进CD8+T细胞迁徙、存活的功能。最后,我们发现PD-1单抗耐药患者的CD8+T细胞高表达CD82。这意味着靶向抑制CD8+T细胞CD82的功能,或可进一步提高免疫治疗效果、扩大免疫检查点抑制剂受益人群。
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