Proteotoxic stress response drives T cell exhaustion and immune evasion
自然(2025)
摘要
慢性感染和癌症会导致T细胞功能异常,这种状态被称为耗竭。这种细胞状态是由持续的抗原暴露、不理想的共刺激以及大量抑制保护性免疫并限制免疫疗法疗效的不利因素引起的1、2、3、4。T细胞耗竭的潜在机制仍知之甚少。在此,我们在慢性病毒感染和癌症背景下,分析了处于多种耗竭状态的CD8+耗竭T(Tex)细胞的蛋白质组。我们发现,在T效应(Teff)细胞和Tex细胞之间,mRNA和蛋白质动态存在非随机的通路特异性不一致。我们在Tex细胞中发现了一种独特的蛋白毒性应激反应(PSR),我们将其称为Tex-PSR。与诱导蛋白质合成减少的典型应激反应不同5、6,Tex-PSR涉及整体翻译活性的增加和特定伴侣蛋白的上调。Tex-PSR的进一步特征包括蛋白质聚集体和应激颗粒的积累,以及自噬主导的蛋白质分解代谢的增加。我们证实,仅蛋白质稳态的破坏就能将Teff细胞转化为Tex细胞,并且我们将Tex-PSR与持续的AKT信号传导机制联系起来。最后,在临床前模型中,破坏CD8+T细胞中与Tex-PSR相关的伴侣蛋白可改善癌症免疫疗法的效果。此外,癌症患者T细胞中高Tex-PSR与临床免疫疗法的不良反应相关。总之,我们的研究结果表明,Tex-PSR是T细胞耗竭的一个标志和机制驱动因素,这为将蛋白质稳态通路作为癌症免疫疗法的靶点提供了可能性。
主要
T细胞耗竭是一种功能低下的状态,其特征是效应功能降低和抑制性受体表达增加,由持续的抗原暴露和恶劣的微环境引起7。在癌症中观察到的耗竭性T细胞(Tex细胞)无法清除恶性细胞,这种局限性介导了对免疫疗法产生耐药性的关键机制1、2、3。耗竭程序会产生异质性的Tex细胞群。祖细胞样耗竭性T细胞(Tprog细胞)保留了干细胞特性和自我更新能力,它们对免疫检查点阻断(ICB)疗法有反应,并能分化为具有溶细胞能力的中间型T细胞(Tint细胞)8、9、10。相反,终末耗竭性T细胞(Ttex细胞)会随着时间推移不断积累,且对ICB疗法反应不佳8、11、12、13。T细胞耗竭还会限制嵌合抗原受体(CAR)T细胞疗法对实体瘤的疗效14、15、16、17。因此,更好地理解T细胞耗竭对于克服当前免疫疗法的局限性至关重要。
尽管转录组学分析为Tex细胞生物学提供了见解,但在不同生物体中,mRNA的丰度并不总是蛋白质表达的可靠代表18、19、20、21、22。先前的研究表明,无论功能状态如何,T细胞中mRNA与蛋白质的相关性都较差23、24、25,且转录后调控在T细胞分化和功能中具有重要意义26。在这种情况下,一张高分辨率的Tex细胞蛋白质组图谱将具有重要价值。在本研究中,我们确定了不同环境下Tex细胞的蛋白质组图谱,包括体外耗竭模型、小鼠体内慢性淋巴细胞性脉络丛脑膜炎病毒(LCMV)感染模型,以及结肠肿瘤和膀胱肿瘤小鼠模型。我们发现,转录本和蛋白质水平之间存在通路特异性的不一致。
我们还阐明了与Tex细胞特异性蛋白稳态反应(PSR)相关的复杂蛋白质水平调控层面。研究表明,Tex细胞中的PSR与未折叠蛋白反应和整合应激反应存在相似之处。然而,一个显著的差异是,Tex细胞中的PSR以整体蛋白质合成增加为特征。我们将这种与Tex细胞相关的PSR特征称为Tex-PSR,其进一步特征是伴侣蛋白(如gp96(也称为GRP94,由Hsp90b1编码)和BiP(由Hspa5编码))的选择性激活,以及主要由AKT通路持续激活驱动的蛋白质聚集体积累。仅引入错误折叠的蛋白质就可以将效应T细胞(Teff细胞)转化为Tex细胞,这表明蛋白质稳态失调在T细胞耗竭中的因果作用。最后,我们证实Tex-PSR也是癌症中人类Tex细胞的一个标志,并且它可能导致对癌症免疫治疗的耐药性。
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