文献速递 | T细胞自我激活新机制，增强抗肿瘤能力

文章信息

期刊：Immunity

影响因子（IF）：32.4（2023年）

标题：cis-B7:CD28 interactions at invaginated synaptic membranes provide CD28 co-stimulation and promote CD8+ T cell function and anti-tumor immunity

作者：Yunlong Zhao（赵云龙）, et al.

作者单位：加州大学圣地亚哥分校

引用产品：

ICAM-1 Protein, Human, Recombinant (His Tag), HPLC-verified（货号：10346-H08H）

ICAM-1 Protein, Mouse, Recombinant (His Tag), HPLC-verified（货号：50440-M08H）

产品应用：Jurkat:SLB细胞显微镜检测，OT-1细胞培养实验。

文章摘要

抗原递呈细胞（APC）表达的B7配体（CD80和CD86）反式激活T细胞上的主要共刺激受体CD28。然而，在外周组织中，表达B7配体的APC相对较少。因此外周组织中是否也会发生CD28共刺激呢？具体的机制是什么？本文中报告了CD8+T细胞自身表达B7配体，在免疫突触的膜内翻结构中与CD28产生顺式相互作用，是由PI3K-SNX9信号轴驱动的膜重塑结果。顺式B7：CD28相互作用，通过蛋白激酶激活CD28信号传导，促进CD8+T细胞存活、迁移和细胞因子的产生。在小鼠肿瘤模型中，T细胞内在顺式B7:CD28相互作用的缺失会减少瘤内T细胞并加速肿瘤生长。研究表明，T细胞可以通过一种之前未被描述的免疫细胞自体信号给予的新机制，在外周组织中自我激活并增强其抗肿瘤能力。

文章主要研究结果及机制

（源自文献：https://doi.org/10.1016/j.immuni.2023.04.005）

研究背景

T细胞免疫疗法在肿瘤治疗领域已取得重大进展，但同样也面临不少挑战。T细胞激活需要两种信号：T细胞抗原受体（TCR）介导和共刺激受体CD28介导。CD28从数量和质量上调节T细胞受体反应，是癌症、自身免疫和病毒感染中T细胞功能失调的信号之一。其配体B7（CD80和CD86）在抗原递呈细胞（APC）表达。继发性淋巴器官中B7:CD28反式作用在TCR，促进T细胞的增殖、存活和细胞因子的产生。但在外周组织中，非免疫细胞通常不表达B7。因此在外周组织中T细胞如何接受共刺激信号的机制尚不明确。

本研究由第一作者和博士后研究员赵云龙博士领衔，研究团队来自加州大学圣地亚哥分校和圣地亚哥医学院。通过显微镜成像技术，发现B7:CD28顺式作用主要发生在免疫突触的内陷（invaginated）膜部位，并且和CD28的内吞作用偶联。利用荧光共振等技术研究了B7:CD28相互作用激活T细胞，抑制肿瘤的分子机制，发现T细胞为自身提供共刺激信号并促进其抗肿瘤功能。全新机制为基于促进免疫共刺激受体的顺式激活的抗癌新方法提供了依据。

研究结果

01：B7:CD28存在顺式作用

通过流式细胞术检测到CD8+T细胞同时表达CD28和B7，尤其是在抗原暴露后。通过显微镜技术，发现CD28与B7的共定位比与PD-L1的共定位更强，表明CD28和B7的物理距离更近。并通过共振能量转移技术（FRET），CD28与B7之间表现为受体光漂白后供体光恢复，而CD28与PD-L1之间则较低。此外CD28与B7之间的FRET被一种CTLA4的免疫球蛋白abatacept减弱，这种免疫球蛋白能与B7紧密结合并阻断CD28与B7的相互作用，因此B7:CD28存在顺式作用。

B7:CD28存在顺式作用

02：cis-B7:CD28可刺激T细胞活性

研究人员构建稳定表达CD80和CD86或两者都不表达的Jurkat株系和Raji APCs，实现B7顺式、反式或两者都向CD28呈递的共培养条件。不含B7条件下，SEE刺激TCR表达NFkB、AP1和IL-2信号。在Raji细胞上表达B7，即提供反式B7:CD28作用，三种信号会增加。在Jurkat细胞上表达B7，即提供顺式B7:CD28作用，同样会增加三种信号。与顺式B7单独存在相比，顺式B7和反式B7共存会降低三种信号，表明反式B7和顺式B7会竞争CD28。研究证实cis-B7:CD28相互作用促进T细胞中NFkB、AP1和IL-2的表达。并通过B7缺陷T细胞数据表明，B7表达可增强T细胞产生IFNγ。

cis-B7:CD28可刺激T细胞活性

03：cis-B7:CD28作用的分子机制 

abatacept能够抑制顺式和反式B7:CD28作用，说明顺式和反式B7与CD28结合位点相同，并以“头对头”的方式结合。头对头顺式结合需要蛋白质弯曲或膜内陷，后者会使相互作用蛋白质的胞内结构域（ICD）相距更远。本研究通过分析B7 ICD和CD28 ICD之间的FRET进行验证，发现当B7和CD28顺式作用时，它们的ICD位于远端，而外结构域（ECD）位于近端，这与头对头结合一致。双分子发光互补（BiLC）的研究结果与FRET一致。

通过诱导负膜曲率，确定其可促进顺式B7:CD28作用，并与内吞相关。CD28突变体的跨膜结构域（TMD）被CD45短结构域取代，以增强内吞作用。结果显示，与野生型相比，CD28突变体在37℃的内吞作用减弱。

进一步的研究证实，CD28通过细胞内吞作用所形成的细胞膜凹陷，来促进其与B7的顺式结合。这种凹陷是通过CD28招募的磷脂酰肌醇-3-激酶PI3K和分选连接蛋白SNX9共同介导的。CD28通过PI3K和SNX9聚集在免疫突触上的细胞膜凹陷，从而与B7顺式结合并激活CD28。激活的CD28招募蛋白激酶C激活T细胞。

cis-B7:CD28作用的分子机制

04：cis-B7:CD28作用抗肿瘤活性 

研究团队随后证实，cis-B7:CD28作用可以增强肿瘤特异性T细胞的抗肿瘤活性。阻断B7和CD28之间的顺式相互作用，则可以明显抑制T细胞的功能，并能加速小鼠肿瘤的生长。因此，在缺乏共刺激信号的肿瘤组织中，顺式激活CD28为维持T细胞的抗肿瘤功能提供了保障。

cis-B7:CD28作用抗肿瘤活性

研究结论

综上所述，赵云龙等人发现活化的T细胞表面同时存在大量的CD28共受体和B7配体。通过超分辨显微术、荧光共振能量转移、双分子萤光互补以及透射电镜显微术等一系列精细的细胞学实验，随后发现共表达的B7与CD28可以在同一细胞上相互结合，并且这种结合发生在细胞膜的凹陷部位。研究揭示了膜凹陷促进CD28共受体的顺式激活的分子机制，在T细胞生物学和免疫治疗中具有潜在的重要作用，为调控T细胞功能开发新型治疗方法提供理论基础。