原来T细胞会“衰老” 中国科学家揭示调节T细胞

内源性或转移的细胞毒性T细胞是抗肿瘤免疫的基本介质，持续的抗原暴露会使T细胞逐渐变成衰竭状态。了解如何防止T细胞衰竭，从而扩展其功能是目前免疫肿瘤学中最紧迫的问题之一。

造血祖细胞激酶1（HPK1）是一种免疫抑制调节激酶，也是一种T细胞受体（TCR）的负调节因子，会破坏TCR信号复合体的稳定性。先前的研究表明，HPK1激酶可以抑制多种细胞的免疫功能，而灭活其结构域足以引发抗肿瘤免疫反应效应。这表明，HPK1是一个很有前途的肿瘤免疫治疗的候选靶点。

2020年8月28日，清华大学廖学斌课题组与中山大学魏来课题组合作, 揭示了HPK1介导T细胞功能障碍，并且是T细胞免疫疗法的药物靶标。相关成果发表在《Cancer cell》上。

https://doi.org/10.1016/j.ccell.2020.08.001

在之前的研究中，研究人员已经证实，在25种不同类型癌症的肿瘤浸润性T细胞中，抑制性PDCD1（编码PD-1）受体和MAP4K1（编码HPK1）之间存在强烈的正相关关系。现通过进一步检测MAP4K1与肿瘤浸润性T细胞中的其他抑制性受体的相关性发现，不同癌症患者的MAP4K1与T细胞衰竭信号（CD3E、TIGIT、PDCD1、CTLA4、HAVCR2和LAG3）呈正相关，而检测患者肿瘤标本中抑制受体和HPK1的蛋白表达时也发现衰竭T细胞中HPK1表达上调。这些结果证实了HPK1与肿瘤浸润性T细胞耗竭呈正相关，提示HPK1可能是调节T细胞耗竭和抑制抗肿瘤免疫反应的关键激酶。

不同癌症患者的MAP4K1表达及与T细胞衰竭信号相关性

为了进一步验证HPK1对T细胞的抗肿瘤活性或肿瘤细胞生长的影响，研究人员检测了HPK1在肿瘤细胞中的表达，发现HPK1在肿瘤细胞中很少表达。研究人员采用B16OVA模型，发现与野生小鼠相比，MAP4K1细胞中OVA特异性CD8+肿瘤浸润淋巴细胞（TILs）的数量增加，MAP4K1缺陷小鼠表现出脱颗粒标记物CD107a的表达增加，并在佛波醇PMA和离子霉素刺激下产生更多的颗粒酶B和干扰素-g（IFN-g）。因此， MAP4K1缺失的CD8+TILs不仅能减少衰竭，而且具有较强的抗肿瘤活性。

之后研究人员进行相关机制研究，发现HPK1-Blimp1轴可驱动CD8+直到耗尽。研究人员先分析了肿瘤浸润性T细胞的RNA序列数据，发现HPK1基因敲除引起共抑制受体（如PDCD1、HAVCR2、LAG-3和CTLA-4）和凋亡相关基因（如ANXA1、FAS、BCL2L2、CASP3、CASP1和CASP4）的下调，细胞周期相关基因的上调（例如，GADD45B、CDKN2A、CDK2、CCNB1、MAD1L1、TFDP1、CDC25B和CDC25C），而小鼠体内蛋白表达水平也证实了该结果。

此外，在黑色素瘤患者中，PRDM1（编码Blimp 1）和TOX与MAP4K1呈显著正相关。先前的研究证明，HPK1作为一种关键的TCR近端激酶发挥作用，其通过阳性细胞调节肿瘤浸润性T细胞衰竭Blimp1表达对T细胞活化进行调控，而本研究中的一系列实验也证实了这一结果。

HPK1-Blimp1轴及HPK1与其他信号通路之间的相互作用

之后，研究人员进一步探讨了HPK1对嵌合抗原受体（CAR-T）细胞功能的影响。他们发现，与敲除了PD-1的 CAR-T细胞相比, 敲除MAP4K1的 CAR-T细胞对肿瘤细胞的毒性显著增强。

接下来，研究人员采用患者衍生的MM NSG小鼠模型，评估MAP4K1敲除的CAR-T细胞的临床前疗效和安全性。结果显示，与对照组相比，在体外培养的第7天，MAP4K1敲除的B细胞成熟抗原CAR-T细胞中TOX和GATA3的表达降低，TCF1的表达增加。此外，其可显著抑制肿瘤生长并延长小鼠存活期。与对照组相比，这种细胞显著产生的并不是更高的IL-6，而是更高的IFN-g和更少的IL-15，而且毒性更小。这些结果表明，敲除MAP4K1的CAR-T细胞明显地平衡了安全性和有效性。

实验流程图

鉴于以上实验结果，研究人员开发了一系列HPK1的小分子抑制剂，最终发现ZYF0033对IC50小于10 nm的HPK1显示出良好的效价。

在毒性研究中，ZYF0033也凸显出了较大的优势。在小鼠模型中， ZYF0033抑制肿瘤生长并导致肿瘤内DC、NK细胞和CD107A+CD8+T细胞浸润增加，但减少了调节性T细胞、PD-1+CD8+T细胞、TIM-3+CD8+T细胞和LAG3+CD8+T细胞的浸润。随后的药物化学优化开发出了蛋白水解靶向嵌合体（PROTAC）试剂SS47并进行了一系列的实验验证了其安全性和有效性。