Science | 表达CD5的树突状细胞指导T细胞免疫并维持免疫治疗应答

原创 Nichole 图灵基因 2023-03-01 10:11 发表于江苏

撰文：Nichole

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亮点：

1.    CD5的表达改善多种癌症预后。

2.    表达CD5的树突状细胞增强效应T细胞的激发。

3.    T细胞中CD5表达的缺失抑制CD5+ DC介导的T细胞激发、抗肿瘤免疫和对ICB的免疫应答。

4.    IL-6是CD5+ DC分化和存活的重要因子。

核心词汇解释：

ICB 免疫检查点阻断

CD5+DC 表达CD5分子的树突状细胞

CD5-DC CD5分子缺失的树突状细胞

CD5△T CD5分子缺失T细胞

近日，美国密歇根大学的Eynav Klechevsky团队在《Science》杂志上发表了名为“CD5 expression by dendritic cells directs T cell immunity and sustains immunotherapy responses”的文章。在这篇文章中，作者阐明了免疫检查点阻断（Immune checkpoint blockade，ICB）的工作机制，并提出表达CD5的DC可作为一个新的肿瘤免疫治疗靶点。

ICB治疗是有效的癌症治疗方法，但半数患者对治疗的反应较差，且在治疗后仍会出现疾病进展。为进一步改善免疫治疗的结果，需要更好地了解免疫景观和肿瘤微环境。树突状细胞（dendritic cells，DC）具有抗原呈递作用，通过诱导CD8+细胞毒性T细胞和CD4+辅助T细胞对抗癌症特异性抗原，在ICB治疗期间引发抗肿瘤应答中发挥重要作用。CD5是一种跨膜糖蛋白，作为小鼠和人类中DC亚群的标志物，在T细胞受体信号传导及其外周效应器功能中发挥重要作用。

然而，CD5在DC上的生理学作用以及这种CD5+ DCs对肿瘤免疫的影响尚不清楚。鉴于该在团队之前的工作发现了人皮肤中的CD5+ DCs比CD5缺失的DCs（CD5- DCs）更有效地激发辅助T细胞和多功能细胞毒性T细胞，他们假设在炎症环境中CD5+ DCs的增加与其参与抗肿瘤反应，以及对ICB的治疗反应相关。

1. CD5表达与改善黑色素瘤患者疾病预后相关

对来自转移性黑色素瘤患者皮肤肿瘤引流淋巴结（TDLNs）样品中的1596个骨髓细胞（图1A）均匀流形逼近与投影分析后，产生9个高质量的不同的群体簇（簇0-8；图1B），进一步分析细胞簇发现CD5+DCs在无肿瘤淋巴结中富集（图1，C-J）。接着，他们通过癌症基因组图谱（TCGA）黑色素瘤队列研究发现，CD5表达（图1K）和CD5+ DC特征（图1L）与黑色素瘤及其他多种肿瘤（图1M）的预后良好相关。

2. 从淋巴结（LNs）和皮肤中分离的CD5+DC诱导原始T细胞应答

如图2A和2B所示，皮肤CD5+ DCs和LN CD5+ DCs与对照物（CD5- DCs）相比，具有更强的刺激初始CD4+ T和CD8+ T细胞增殖作用。LN CD5+ DCs增强活化T细胞的能力反映在致敏T细胞培养物中产生的细胞因子数量上。如图2C的实验结果表明，LN CD5+ DCs可诱导初始CD4+ T和CD8+ T细胞产生更多的干扰素-γ（IFN-γ）和肿瘤坏死因子-α（TNF-α）；在皮肤或LN CD5+ DCs活化的T细胞共培养物中也检测到更多TNF-α（图2D）。

3. DC上CD5表达与T细胞激发相关

根据CD5表达对皮肤CD1c +DCs进行分类（CD5hi、CD5int和CD5neg DCs）（图2E，左），定量结果显示，在三者中，CD5hi DCs（蓝色）表达的CD5分子最多，比CD5int多约10倍，比CD5neg DCs多约100倍。共培养6天后，发现CD5hiDCs可更有效地启动初始CD8+ T细胞扩增（图2，F和G），且CD8+ T细胞分泌的IFN-γ（图2，G和H），以及效应分子颗粒酶B和穿孔素（图2 I）的数量最高。接着，使用抗CD5 mAb，阻断可溶状态下CD5的免疫原性，以评估CD5在诱导T细胞活化中的重要性。结果表明，抗CD5 mAb抑制了CD8+和CD4+ T细胞的增殖（图2M），以及培养上清液中细胞因子的分泌（图2N）。在细胞共培养物中这种作用更加明显，表明DC上的CD5在与T细胞的相互作用中起关键作用。

4. 人DC上CD5表达与直接增强T细胞激发

使用CRISPR基因激活方法（CRISPRa）上调CD5- DCs上CD 5的表达（图3 A和B）后，发现CD5上调与共刺激分子CD72、CD 40、CD70、CD 80或CD 155上调无关（图3 C和D）；接下来，评估CD5_CRISPRa对初始T细胞启动的影响（图3E），结果显示CD5_CRISPRa DC诱导T细胞增殖（图3F）、引发T细胞产生更多IFN-γ和TNF-α（图3G）、也导致培养上清液中IFN-γ和TH 2细胞因子IL-13的数量增加（图3I）；CD5对其它类型DC激活T细胞的也具有以上作用（图3 L-M）。以上结果表明DCs上的CD5起到直接激活效应T细胞应答的作用。

5. CD5+ DC对ICB治疗的应答增加

采用小鼠肿瘤模型评估CD5+ DCs启动体内肿瘤免疫应答的作用，在该模型中，肿瘤消除依赖于DC通过表达膜相关的清蛋白mOVA呈递抗原，mOVA使同源肉瘤细胞系MCA1956消退（图4A）。实验结果（图4 C和D）证实肿瘤排斥需要DC表达CD5，且DCs上的CD5具有激活抗肿瘤效应CD8+ T细胞应答的功能。除此之外，CD5是DC对CD5hiCD4+经典T细胞从头致敏所必需的分子（图4E-I）。使用依赖DCs通过ICB疗法消除肿瘤的小鼠肿瘤模型，评价CD5 DC在体内增强对肿瘤免疫应答的作用（图4K-M）。结果表明抗PD-1 ICB治疗对对照组小鼠有效，而对缺乏CD5表达CD的小鼠的效果不佳，肿瘤未被排斥。抗细胞毒性T淋巴细胞相关分子4（CTLA-4）治疗方面，也获得了相似的结果（图4 N），说明CD5+ DC为ICB的有效治疗所必需。

6. CD5缺失T细胞抑制ICB治疗后的肿瘤消除

为阐明CD5低表达在抑制肿瘤排斥反应中的作用，团队构建了CD5缺失T细胞（CD5△T）小鼠模型，在该模型中，DCs维持CD5表达，但CD4+和CD8 + T细胞均缺失CD5。实验结果表明，对照组小鼠（CT）中大多数（16只中的13只）对抗PD 1治疗有反应，8只完全排斥肿瘤；而CD5△T小鼠（14只中的0只）对治疗无反应（图5，C和D）。此外，CD5△T小鼠（27只中的25只）不能排斥MCA1956-mOVA细胞，而对CT小鼠自发排斥MCA1956-mOVA细胞（图5E）。且CD5△T小鼠在肿瘤部位（图5F，左）和脾脏（图5F，右）中OVA阳性CD8+ T细胞的减少也反映了这一点。这些数据表明T细胞上CD5的高表达有利于控制ICB治疗后的肿瘤生长。

7. 人T细胞上的CD5缺失反映了DC上的CD5缺失

为确定人肿瘤中CD5+ DC数量和T细胞上CD5水平之间的相关性，评估了肿瘤相关淋巴结（iLN）和未受累淋巴结（uLN）中T细胞上CD5的表达，发现中大多数T细胞（CD4+和CD8+ T细胞）表达CD5，而在相应的转移性肿瘤LN中这一比例降低（图5，G和H）。检测CD4+和CD8+ T细胞上的CD5后，发现CD 4+细胞上的CD5表达高于CD8+ T细胞（图5J）。CD5-/CD5+ DC刺激对照T细胞和缺乏CD5的T细胞后，发现后者产生IFN-γ的数量低于前者（图5，K-N）。T细胞上CD5的表达对T细胞活化很重要，但当CD5被致敏DC表达时，T细胞上CD5的表达受到抑制，这表明DC上的CD5在CD5与T细胞的相互作用中起着关键作用（图5，L-N）。综上，T细胞上的CD5协同TCR刺激增强炎性T细胞应答，是患者对ICB治疗应答的关键。

8. CD5+ DCs增加对ICB治疗的应答

对接种MCA 1956细胞11 -13天后的小鼠肿瘤和TDLN中CD5+ DCs的分布进行检测（图6A），发现肿瘤组织（图6 B）和TDLN（图6C）的DC1和DC2区室中CD5+DC表达上调。更重要的是，相较于CD5-DC，CD5+DC在体外的抗凋亡能力更强（图6D）；当体内存在PD-1抑制剂时，CD5+ DC的抗凋亡能力提高了约50%（图6 E）。这些数据表明CD5+ DCs是免疫抑制的靶点，且CD5+ DCs激发T细胞是ICB治疗的关键步骤。

9. 低浓度IL-6促进CD5+ DCs发育

对遗传性PD-1缺乏症患者的DC特性进行研究后发现，该类患者体内中表达CD5的DC比例较高（图6F），因此，他们假设CD 5 + DC的分泌量增加可能是由患者体内过量的IL-6引起的。在经抗PD-1治疗的小鼠TME中检测到免疫细胞产生的IL-6分泌量增加（图6G）。进一步研究发现，IL-6有利于小鼠骨髓祖细胞分化为CD5+ DC（图6，H和I），高浓度的IL-6（250 ng/ml）使DC 1向DC 2的发育，低浓度的IL-6（低于20 ng/ml）增加了CD 5在这两个DC亚群上的表达。而在人DCs中也观察到类似的现象，IL-6可促进脐血CD34+造血祖细胞（HPC）向CD5+ DCs分化。综上，低剂量的IL-6促进CD5+ DCs的分化，并解释了经PD-1抑制后CD5+ DCs凋亡减少且数量增加这一现象。

总结

研究团队阐明了CD5+ DCs诱导抗肿瘤CD4+和CD8+ T细胞免疫应答的机制，并提出人淋巴组织CD5+ DCs可作为一个的提高患者的治疗应答率的新靶点，增强抗肿瘤免疫。

教授介绍

Eynav Klechevsky 博士，圣路易斯华盛顿大学医学院教授，Eynav Klechevsky实验室研究肿瘤和树突状细胞的抗原呈递，独特的树突状细胞亚群的功能化；并研究控制这些细胞的分子调节剂及其驱动适应性过程和维持免疫稳态的能力。实验室旨在开发针对癌症和自身炎症性疾病的新型免疫疗法。

参考文献

He M, Roussak K, Ma F, et al. CD5 expression by dendritic cells directs T cell immunity and sustains immunotherapy responses. Science. 2023;379(6633):eabg2752. doi:10.1126/science.abg2752