综述:调节性T细胞在稳态与疾病中的分子机制及治疗潜力

时间:2025年10月16日
来源:Signal Transduction and Targeted Therapy

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本综述系统梳理了调节性T细胞(Treg)在免疫稳态维持与疾病发生发展中的核心作用。文章深入探讨了Treg的发现历程、细胞表征(如Foxp3+、CD25+)、新型调控机制(包括代谢重编程、表观遗传修饰),及其在自身免疫病、癌症、心血管疾病、神经退行性疾病等多种病理条件下的双重角色。重点总结了靶向Treg的免疫治疗策略(如CAR-Treg、CRISPR-Cas9基因编辑、免疫检查点分子调控)的转化潜力与挑战,为恢复疾病特异性免疫平衡提供了路线图。

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调节性T细胞的发现历程
早在20世纪70年代,研究人员首次鉴定出具有免疫抑制特性的T细胞亚群。1995年,Sakaguchi团队发现CD25(IL-2受体α链)是小鼠抑制性CD4+ T细胞的表型标志物,并提出了Treg细胞的概念。2003年,Foxp3被确认为Treg细胞谱系定义的关键转录因子。随后,研究证实转化生长因子-β(TGF-β)可在体外诱导初始CD4+细胞分化为Treg细胞。2010年以来,大量临床前研究揭示了Treg在移植物抗宿主病(GVHD)、自身免疫性疾病、移植排斥、肿瘤乃至神经退行性疾病中的关键作用。2009年,首项采用Treg过继性输注治疗GVHD患者的临床试验结果发表,标志着Treg治疗进入临床探索阶段。
调节性T细胞的表征与分类
Treg细胞具有显著的异质性,可根据其发育起源、活化状态及组织特异性进行划分。根据发育起源,主要分为胸腺来源的Treg(tTreg)、外周诱导的Treg(pTreg)以及体外诱导的Treg(iTreg)。tTreg表现出稳定的调节表型,其Treg特异性去甲基化区域(TSDR)完全去甲基化,而pTreg和iTreg的TSDR甲基化状态则分别呈现部分或完全甲基化,这影响了其功能的稳定性。根据活化状态,人Treg可分为静息型Treg(rTreg, CD45RA+Foxp3lo)和活化型Treg(aTreg, CD45RO+Foxp3hi)。组织驻留Treg则表现出独特的适应性,例如脂肪组织Treg高表达PPARγ和ST2(IL-33受体),肠道Treg常共表达RORγt,而肿瘤浸润Treg(TI-Treg)则高表达ICOS、PD-1和CCR8。单细胞RNA测序(scRNA-seq)技术进一步揭示了Treg内部更精细的功能状态分群。
稳定性与可塑性的分子基础
Treg细胞的稳定性指其在炎症压力下维持Foxp3表达、避免向效应T细胞转化的能力。该过程受代谢程序、表观遗传修饰和转录调控网络的精密控制。代谢方面,脂质氧化磷酸化(OXPHOS)、脂肪酸β-氧化(FAO)等对维持Treg稳定性至关重要。表观遗传上,Foxp3基因座TSDR区域的去甲基化是维持其稳定表达的关键。转录因子如NFAT、STAT5、Runx等通过结合Foxp3基因座的保守非编码序列(CNS0-CNS3)协同调控Foxp3表达。Treg亦具备可塑性,可在特定细胞因子微环境下重编程为辅助性T(Th)样Treg,例如Th1样Treg(T-bet+CXCR3+)、Th2样Treg(Gata3+IRF4+)、Th17样Treg(RORγt+)和滤泡调节性T细胞(Tfr, BCL6+),从而执行更具针对性的免疫抑制功能。
新型调控机制:代谢与信号通路
细胞代谢是调控Treg功能的核心。维生素A衍生物全反式维甲酸(RA)通过ERK1/2通路增强TGF-β信号,促进iTreg分化。维生素C通过TET酶促进Foxp3基因CNS2区域去甲基化,稳定Foxp3表达。Treg主要依赖OXPHOS供能,脂肪酸结合蛋白5(FABP5)抑制可激活cGAS-STING通路,增强其抑制功能。CD36介导的长链脂肪酸摄取和PPARγ信号激活能促进脂肪酸氧化(FAO),增强Treg功能。肿瘤微环境中,PD-1信号通过影响脂质代谢调控TI-Treg的增殖。肝激酶B1(LKB1)通过抑制STAT4驱动的CNS2甲基化以及激活甲羟戊酸通路(产生胆固醇和GGPP)来维持Foxp3稳定性。氨基酸通过Rag GTPases-mTORC1轴支持Treg功能。IL-33/ST2信号通路在维持肠道等组织ST2+ Treg的积累和功能中发挥关键作用。
新型分子机制
Blimp1通过抑制DNA甲基转移酶Dnmt3a的上调,防止Foxp3基因CNS2区域甲基化,从而在炎症条件下维持Treg稳定性。组蛋白甲基转移酶SETD2通过催化H3K36me3修饰,维持GATA3+ST2+肠道tTreg的生成和功能。JMJD1C作为组蛋白去甲基化酶,特异性调控肿瘤Treg的适应性,其缺失通过增强AKT和STAT3信号,减少肿瘤Treg数量。剪接因子SF3B1突变会破坏Treg分化。E3泛素连接酶ZFP91通过促进TCR诱导的自噬激活来支持Treg代谢和功能。去泛素化酶Usp22和Usp21对维持Treg在肿瘤应激下的适应性至关重要。转录因子BACH2在静息Treg中高表达,通过竞争性抑制AP-1转录因子结合DNA,维持Treg静息状态和长期生存。
Treg在稳态与疾病中的作用
  • 自身免疫疾病:在类风湿关节炎(RA)、1型糖尿病(T1D)、多发性硬化(MS)和系统性红斑狼疮(SLE)等疾病中,Treg常表现为功能失调或数量减少,导致免疫耐受破坏。例如,RA患者外周血和滑膜液中Treg频率降低,抑制功能受损。低剂量IL-2疗法可选择性扩增Treg,在SLE和T1D中显示出治疗潜力。
  • 癌症:在实体瘤中,Treg通过表达CTLA-4、分泌IL-10和TGF-β、代谢干扰(如IDO)等多种机制抑制抗肿瘤免疫,其浸润通常与不良预后相关(结直肠癌和子宫内膜癌等部分癌症除外)。靶向清除或抑制TI-Treg是癌症免疫治疗的重要策略。在血液肿瘤中,Treg的作用因肿瘤类型而异,其高水平在某些淋巴瘤(如滤泡性淋巴瘤)中预示较好预后,而在慢性淋巴细胞白血病(CLL)中则与疾病进展相关。
  • 代谢与心血管疾病:在2型糖尿病(T2D)和肥胖中,Treg数量与空腹血糖负相关,炎症环境破坏Th17/Treg平衡。脂肪组织Treg(VAT-Treg)通过PPARγ维持代谢稳态。在动脉粥样硬化中,Treg通过分泌IL-10、TGF-β和IL-35等抑制炎症细胞、稳定斑块。心肌梗死(MI)后,Treg迁移至心脏,通过抗炎因子促进组织修复。
  • 神经退行性疾病:在肌萎缩侧索硬化(ALS)中,Treg数量与功能与疾病进展和生存率相关,Treg输注和低剂量IL-2疗法正在临床探索中。在阿尔茨海默病(AD)和帕金森病(PD)中,Treg功能障碍加剧神经炎症,而工程化Aβ特异性TCR-Treg或与多巴胺神经元共移植策略显示出神经保护潜力。
  • 移植:在器官移植和造血干细胞移植(HSCT)中,Treg可通过抑制效应T细胞活化,促进免疫耐受,减少排斥反应或GVHD,同时保留移植物抗白血病(GVL)效应。CAR-Treg疗法在动物模型中能延长移植物存活。
靶向Treg的免疫治疗策略
截至2025年3月,ClinicalTrials.gov上已有超过260项Treg相关临床试验,涵盖移植、肿瘤、自身免疫病、代谢病等多个领域。
  • 靶向Treg抑制分子:使用单克隆抗体靶向免疫检查点分子是重要策略。阻断CTLA-4、PD-1、TIGIT、LAG-3可削弱Treg的免疫抑制功能,增强抗肿瘤免疫。激动GITR、OX40、ICOS等共刺激分子则可抑制Treg功能或促进其向效应细胞转化。靶向CCR4、CCR8等趋化因子受体可抑制Treg向肿瘤部位的募集。
  • 表观遗传药物:组蛋白去甲基化酶EZH2抑制剂、组蛋白去乙酰化酶(HDAC)抑制剂等可通过改变Treg的表观遗传状态,调控其功能和稳定性。
  • 细胞疗法
    • CAR-Treg:通过基因工程使Treg表达嵌合抗原受体(CAR),赋予其抗原特异性,在移植耐受和自身免疫病模型中显示出强大潜力。其优势在于不依赖MHC且免疫调节作用更强。
    • CRISPR-Cas9基因编辑:可用于敲除(如TGFBR2)或修改Treg特定基因,增强其抗肿瘤功能或稳定性;也可用于全基因组编辑以调控Treg的免疫抑制功能。
  • IL-2及其衍生物:低剂量IL-2可选择性扩增Treg,用于自身免疫病治疗。工程化IL-2突变体(如NKTR-214)可偏向性激活效应细胞或Treg,优化治疗窗口。
  • 肠道微生物组调控:通过饮食、益生菌或粪便微生物移植改变肠道菌群,可间接影响Treg活性,从而调节免疫平衡。
结论与未来展望
Treg细胞是免疫稳态的核心调控者,其功能失常与多种疾病密切相关。当前研究正致力于深入解析Treg生物学特性,并开发精准靶向策略。未来研究方向包括:优化Treg的分离、扩增和递送方法;利用合成生物学设计更智能的CAR-Treg系统;结合表观遗传调控、代谢干预等手段提高Treg治疗的精准性和安全性;深入探索Treg异质性及其在特定组织微环境中的功能特性。尽管面临Treg稳定性、靶向特异性以及潜在副作用等挑战,但随着对Treg生物学理解的加深和技术进步,以Treg为核心的免疫治疗有望在更广泛的疾病领域实现突破,为恢复疾病特异性的免疫平衡提供新的治疗范式。

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