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。

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。

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。

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。

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。