Nat Cell Biol丨段才闻/陈国强/刘启发/钟怡合作发现T细胞跨器官迁徙环路调控抗肿瘤免疫新机制

研究人员首先构建MLL-AF9急性髓系白血病小鼠模型，并使用一线免疫原性化疗药物柔红霉素（Daunorubicin，DNR）进行化疗，结果发现化疗后骨髓中的Tcm细胞数量显著增加，并能够杀伤白血病细胞。通过细胞增殖实验与共生小鼠模型，发现Tcm细胞来自外周血液循环。为了寻找该群细胞的来源，研究人员检测了白血病小鼠化疗前后的多个淋巴组织，却并未发现CD8+T细胞数量的改变。进一步检测粘膜组织发现白血病发病小鼠的小肠绒毛中聚集了大量CD8+T细胞，且这些肠道CD8+T细胞在化疗后显著减少（图1）。随后，利用光标记小鼠构建白血病模型并标记小肠细胞，发现这些肠道CD8+T细胞在化疗后迁徙至骨髓。

图1. 肠道H E染色（上）及肠道CD8+T细胞免疫荧光图（下）（Credit:Nature Cell Biology）

研究人员发现CD8+T细胞在小肠中大量聚集的现象只发生在骨髓中白血病细胞高度浸润（ 80%）的情况下，与此同时骨髓中CD8+T细胞显著减少。随后，通过染料原位标记骨髓细胞的方法证明了CD8+T细胞从骨髓迁徙至小肠。为了完整观察CD8+T细胞在骨髓和小肠之间的迁徙环路，研究人员利用光标记小鼠并结合染料标记的方法，证明了化疗前后白血病小鼠骨髓中的CD8+T细胞经历了骨髓-肠道-骨髓的迁徙环路（图2）。

图2. CD8+T细胞历经骨髓-肠道-骨髓的迁徙环路（Credit:Nature Cell Biology）

CD8+T细胞如何获得跨器官迁徙能力，研究人员发现Tcm细胞需要发生表型转换，即从CD44+CD62L+的Tcm表型转变为CD44 CD62L 表型，伴随T细胞效应功能下调，干性特征维持，才能从骨髓迁徙至肠道，进一步利用Bach2f/f;Cd4cre小鼠证明该表型转换受转录因子BACH2调控。由于CD44 CD62L CD8+ T细胞具有器官间迁徙的能力，因此被命名为器官间迁徙CD8+T细胞，即Tim细胞。

研究人员进一步探究调控T细胞跨器官迁徙环路的分子机制。研究发现白血病高度浸润时，骨髓Tim细胞上调ITGB7，且依赖ITGB7与肠道血管内皮细胞MAdCAM-1的互作粘附并驻留于肠道。在白血病小鼠中，ITGB7的缺失导致CD8+T细胞在骨髓中滞留并发生耗竭， T细胞跨器官迁徙环路的缺失显著缩短白血病小鼠化疗后的生存时间。化疗后，肠道Tim细胞下调ITGB7，依赖JAK-STAT通路活化为Teff效应表型，同时上调ITGA4，并依赖ITGA4与骨髓细胞VCAM-1的互作回归骨髓；阻断ITGA4或VCAM-1显著减弱化疗效果并缩短小鼠生存时间。

鉴于Tim细胞的跨器官迁徙环路在抗肿瘤免疫中发挥重要作用，研究人员希望找到增强该迁徙环路的方法以进一步提高治疗效果。该研究的参与者之一陈剑峰教授前期报道CXCR3负调控ITGB7与MAdCAM-1的相互作用，拮抗T细胞迁徙至肠道【6】。因此，研究人员使用CXCR3敲除小鼠构建白血病模型或对白血病小鼠注射CXCR3中和抗体，实验结果表明两种方法都可以促进Tim细胞迁徙至肠道。更重要的是，阻断CXCR3后，化疗后骨髓中CD8+T细胞显著增加，白血病小鼠生存时间明显延长。

为了探究白血病病人中是否也存在类似的CD8+T细胞跨器官迁徙环路，研究人员获取了44例病人骨髓样本，分析发现相较于低度浸润组，高度浸润的病人化疗前后的CD8+T及相应亚群都表达更高的ITGB7，提示CD8+T细胞可能通过调节ITGB7的表达在骨髓和外周组织或器官（如肠道）之间迁徙。

综上所述，该研究发现了一群CD8+T细胞亚群（Tim细胞）在组织间迁徙并响应机体肿瘤进展及免疫原性化疗（图3）。Tim细胞具有干性和表型可塑性，通过调节趋化因子受体和整合素在组织间迁徙并发挥重要的抗肿瘤免疫作用；该研究首次发现肠道作为CD8+T细胞储存库，参与机体抗肿瘤免疫治疗网络的新机制。

图3. CD8+T细胞跨器官迁徙环路模式图（Credit:Nature Cell Biology）