检查点抑制剂（checkpoint inhibitors, CPIs）通过阻断检查点分子介导的调节性免疫信号，重建T细胞介导的肿瘤细胞清除，进而彻底改变了癌症的治疗。不过，这些治疗策略也会导致一系列免疫相关的不良事件（immune-related adverse events, irAEs），比如胃肠道炎症，进而影响超过60%的病人。尽管在病人肠道、皮肤和关节处的irAEs与提高癌症生存率有关，但它们致残的副作用导致了日益增加的医疗负担【1】。目前对于irAEs发生的免疫病理机制尚未完全阐释清楚，只是推测与T细胞的失调激活有关【2】。
CTLA-4和PD-1分别与其配体的结合促进了T细胞耗竭，从而抑制了T细胞介导的对癌细胞的杀伤作用。CTAL-4和PD-1的抗体通过逆转上述效应恢复了T细胞对肿瘤抗原的反应能力，而CPI介导的irAEs被认为也是通过类似的机理来实现的。之前研究通过单细胞测序对CPI介导的结肠炎病发原因进行了探索，发现CD8+ T细胞、CD4+ T细胞以及调节性T细胞（Treg）浸润增加【3,4】，但这些现象发生的分子机制还未研究清楚。
近日，来自牛津大学的Alison Simmons和Hashem Koohy带领团队在Cancer Cell发表了文章Tracking in situ checkpoint inhibitor-bound target T cells in patients with checkpoint-induced colitis，研究人员通过空间转录组学以及单细胞测序技术分析了CPI结合的T细胞，并对这些T细胞介导结肠炎的深入机制进行了详细的探索和分析。
研究人员首先对来自CPI治疗的病人结肠组织和外周血单核细胞（PBMC）进行了多组学分析，包括scRNA-seq，VDJ-seq和CITE-seq，样本来自不同种类的病人，包括CPI治疗后出现结肠炎的病人，CPI治疗后没有出现结肠炎的病人，正常人组织以及非CPI治疗的炎症对照。单细胞分析鉴定出了一些CPI-结肠炎特异性的细胞类型，包括CPI特异性活化的成纤维细胞亚群，另外，上皮细胞、胶质细胞、内皮细胞和巨噬细胞等也发生了表型变化。
之后，研究人员通过空间转录组学进行了详细的探究，结果显示短暂扩增细胞（transit amplifying cell）位于肠隐窝深处，分泌细胞较为分散，二分化程度较高的肠上皮细胞则向隐窝顶部集中。同时还观察到一些免疫细胞浸润，包括CPI-结肠炎特有的T细胞、中性粒细胞和巨噬细胞等，而在溃疡性结肠炎（UC）中，浸润的免疫细胞主要来自血浆。
CITE-seq分析发现在CPI结肠炎样本中，PD-1抗体的结合率下降，PDCD1的mRNA水平和蛋白水平的对应关系减弱，进一步的检测发现，这是由于nivolumab等药物持续与PD-1结合引起的。临床数据也支持了这一结果，临床1期数据表明，nivolumab能够与T细胞持续结合超过200天，本篇研究中所选用的临床样本距离最后一次PD-1抗体用药时间在113天之内。
研究人员通过分析PD-1预期表达水平与真实CIPE检测水平之间的差异之处，确认了CPI-结肠炎中与CPI结合T细胞，其中与CPI结合的T细胞主要是Tfh, Th17, Tc17，循环以及CD103-/+和HAVCR2+细胞，还有少部分Treg细胞。效应细胞结合CPI的置信度较低，而静息细胞、IELs以及TRM细胞则不与CPI结合。
之后，研究人员对引发CPI结肠炎的T细胞亚型进行了鉴定，发现表达“耗竭”标记基因的CD103+HAVCR2+ T细胞亚群在CPI结合的细胞中有较高富集，这群细胞促进了CPI介导的结肠炎进展。除此之外，另外一群细胞毒性T细胞亚群（CD103-HAVCR2+）数量也增加，这个细胞亚群也表达类似“耗竭”标记基因表达谱，这群细胞可能来源于外周循环系统，尽管细胞毒性T细胞是CPI结肠炎中促炎细胞因子的主要来源，但这些细胞亚群可能是CPI结合的次要事件。另外，研究人员还发现，除了表达HAVCR2+的细胞亚群外，其他CD8+ T细胞并不与CPI结合，相反，在CPI-结肠炎组织中CD4+ T细胞更多与CPI结合。
研究人员进一步检测了CPI结合的T细胞在组织里的分布情况，发现这些T细胞通常聚集在特定的固有层区域内，通常靠近其他未结合CPI的T细胞，但不在上皮细胞之间。一些CPI结合的T细胞定位在淋巴滤泡内，位于结构的外缘附近，不过在组织的其它位置，有的滤泡内完全没有CPI结合的T细胞存在，说明存在CPI结合T细胞的滤泡可能是CPI处理后才形成的。研究人员还发现在最后一次CPI处理不到50天的病人样本中，相比CPI处理的对照组，发展为结肠炎的组织中CPI结合的T细胞数目是增加的，但在距离最后一次CPI处理超过50天的病人样本中，CPI结合的T细胞数目下降了，这表明CPI结合的T细胞也存在于未发展为结肠炎的组织中，CPI结合T细胞不是结肠炎发生的必要条件。
研究人员还对CPI结肠炎组织中CD8+ T细胞的促炎作用机制进行了探索，个体隐窝和其附近细胞通过增强Treg极化和招募抑制了CD8+ T细胞的炎症反应，然而，CPI与Tregs的结合导致了这种抑制效应的不足。
总之，本研究通过单细胞组学和空间转录组学详细分析了CPI介导的结肠炎发病过程中，结肠组织的T细胞调控炎症的分子机制，为理解和靶向治疗CPI介导的结肠炎副作用提供了深入的理论基础。
原文链接：https://doi.org/10.1016/j.ccell.2024.04.010
参考文献
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