免疫疗法重大突破！Th1/Tc1回路激活‘肿瘤杀手’CTL，体内100%清除肿瘤的奥秘被破解

同源异体小鼠肿瘤模型是免疫肿瘤学(I/O)研究中不可或缺的临床前模型，但它们对免疫检查点抑制剂(ICIs)的反应有限，这可能是由于它们的固有低免疫原性。为了解决这一问题，研究人员通过将鸡卵清蛋白(OVA)这一高度免疫原性的蛋白质表达到同源异体肿瘤细胞中，开发了新的免疫原性同源异体模型。这些模型，如DC2.4-OVA和B16-OVA，显示出比它们的亲本细胞系更慢的肿瘤生长速度，这可能是由于免疫介导的排斥反应。更重要的是，这些OVA表达的模型对ICIs，特别是抗PD-1治疗，表现出更高的敏感性，这表明它们在增强T细胞介导的免疫反应方面具有潜力。此外，通过过继T细胞转移实验，研究人员验证了这些模型中存在肿瘤特异性记忆T细胞。这些结果表明，OVA工具细胞不仅增强了对ICIs的反应，而且为临床前免疫治疗评估提供了新的、具有更高免疫原性的同源异体模型，这对于I/O研究具有重要的意义。

基本信息

英文标题：Critical Role of the Th1/Tc1 Circuit for the Generation of Tumor-Specific CTL during Tumor Eradication In Vivo by Th1-Cell Therapy

中文标题：Th1细胞疗法在体内肿瘤根除过程中Th1/Tc1回路对肿瘤特异性CTL生成的关键作用

发表期刊：《Cancer Science 》

影响因子：4.5

作者单位：

1. Division of Immunoregulation

2. Section of Disease Control

3. Institute for Genetic Medicine, Hokkaido University

作者信息：

Kenji Chamoto, Akemi Kosaka, Takemasa Tsuji

研究背景

肿瘤免疫治疗的关键挑战在于如何有效诱导肿瘤特异性细胞毒性T细胞(CTL)。Th1和Th2细胞分别通过分泌IFN-γ和IL-4调控免疫应答，但二者在肿瘤微环境中的作用机制尚不明确。本研究旨在阐明Th1和Th2细胞在根除肿瘤过程中如何调控Tc1(IFN-γ+细胞毒性)和Tc2(IL-4+非细胞毒性)亚群。通过OVA特异性TCR转基因小鼠模型，研究者发现Th1细胞通过激活Th1/Tc1回路诱导肿瘤特异性CTL，而Th2细胞依赖Th2/Tc2回路诱导肿瘤坏死但缺乏长期免疫记忆。此外，研究探索了联合化疗药物环磷酰胺(CY)增强Th1细胞疗法的潜力。

研究方法

动物模型：BALB/c小鼠接种表达OVA的A20淋巴瘤细胞(A20-OVA)建立肿瘤模型。

细胞治疗：从OVA特异性TCR转基因小鼠(DO11.10)分离CD4+ CD45RB+初始T细胞，体外诱导分化为Th1(IL-12+抗IL-4)或Th2(IL-4+抗IFN-γ)。

功能分析：将Th1/Th2细胞过继转移至肿瘤小鼠，分析脾细胞再刺激后的细胞因子(ELISA)和细胞毒性(51Cr释放实验)。

联合治疗：评估环磷酰胺(CY)与Th1细胞联合使用的疗效。

实验结果

图1：Th1和Th2细胞疗法对A20-OVA肿瘤的抑制作用

实验通过将表达OVA抗原的A20淋巴瘤细胞(A20-OVA)接种至BALB/c小鼠体内建立肿瘤模型，待肿瘤生长至6-8 mm后，分别过继转移2×10⁷个OVA特异性Th1或Th2细胞。结果显示，Th1和Th2治疗组均能完全清除肿瘤，小鼠生存率显著提高(100%长期存活>60天)，而对照组肿瘤持续生长并导致小鼠死亡。该结果首次证明Th1和Th2细胞疗法在肿瘤根除中具有同等效力，但后续实验揭示两者机制存在本质差异：Th1依赖细胞免疫(CTL介导杀伤)，而Th2依赖坏死性炎症反应(如IL-4诱导的嗜酸性粒细胞浸润)。

图2：Th1或Th2治疗后脾细胞再刺激的细胞因子动力学

从Th1或Th2治疗痊愈的小鼠中分离脾细胞，用OVA抗原体外再刺激4天，每日检测培养上清中IFN-γ和IL-4水平。结果显示，Th1治疗组的脾细胞在再刺激后持续分泌高浓度IFN-γ(第4天达峰值约800 pg/ml)，而IL-4几乎无分泌;相反，Th2治疗组的脾细胞主要分泌IL-4(第4天约300 pg/ml)，IFN-γ水平极低。这一动态变化表明，Th1治疗诱导了抗原特异性Th1/Tc1极化，而Th2治疗偏向Th2/Tc2极化，提示体内免疫记忆的分化方向由初始治疗的T细胞亚型决定。

图3：Th1和Th2治疗后CD4+及CD8+ T细胞的细胞因子分泌特征

通过细胞内染色技术分析再刺激后T细胞的表型，发现Th1治疗组的CD4+ T细胞中90%以上为IFN-γ+ Th1细胞，CD8+ T细胞中34.6%为IFN-γ+ Tc1(仅8%为IL-4+);而Th2治疗组的CD4+ T细胞中超过80%为IL-4+ Th2细胞，CD8+ T细胞中49.1%为IL-4+ Tc2(仅15.1%为IFN-γ+)。这一结果直接证实了Th1/Tc1和Th2/Tc2的免疫极化现象，并表明CD8+ Tc1的生成依赖于Th1细胞的体内辅助作用，而Th2细胞无法有效激活CTL毒性。

图4：Tc1而非Tc2介导肿瘤特异性细胞毒性

从Th1或Th2治疗痊愈小鼠中分离的脾细胞经OVA再刺激后，分选CD4+和CD8+ T细胞进行体外杀伤实验。结果显示，Th1治疗组CD8+ Tc1对A20-OVA肿瘤细胞具有显著特异性杀伤活性(效靶比50:1时杀伤率约60%)，但对无关肿瘤CMS-7无作用;而Th2治疗组的CD8+ Tc2几乎无杀伤能力(效靶比50:1时<10%)。此外，Th1治疗组的CD4+ T细胞(Th1)也表现出微弱杀伤活性(约15%)，可能与分泌IFN-γ直接抑制肿瘤生长有关。该数据明确了Tc1是Th1疗法中肿瘤根除的直接效应细胞，而Tc2不具备功能性细胞毒性。

图5：环磷酰胺(CY)联合Th1疗法增强抗肿瘤效果

在A20-OVA肿瘤模型中，单独使用低剂量Th1细胞(5×10⁶)无法抑制肿瘤生长，但联合环磷酰胺(CY，40 mg/kg单次腹腔注射)后，肿瘤迅速消退并完全清除。联合治疗组的肿瘤体积在治疗8天后缩小至不可检测水平，而单独Th1组肿瘤持续进展。机制上，CY可能通过以下途径增强疗效：(1)清除免疫抑制性调节T细胞(Treg);(2)诱导肿瘤微环境中巨噬细胞从IL-10分泌型(M2)向IFN-γ分泌型(M1)转化;(3)促进Th1细胞体内扩增。这一发现为“化疗-免疫联合治疗”策略提供了实验依据，表明CY可突破Th1疗法的剂量限制，提升临床可行性。

研究结论

Th1细胞通过激活Th1/Tc1回路诱导高水平的IFN-γ和肿瘤特异性CTL(Tc1)，有效清除肿瘤并建立免疫记忆;而Th2细胞通过Th2/Tc2回路诱导IL-4+ Tc2，虽引起肿瘤坏死但缺乏细胞毒性。联合CY显著增强Th1疗法的抗肿瘤效果，提示“化疗-免疫联合治疗”可通过增强Th1/Tc1回路实现肿瘤根除。该研究为基于Th1的肿瘤免疫治疗提供了理论依据。