综述:白血病中调节性T细胞的演化图景:从机制到先进免疫治疗策略

时间:2026年5月20日
来源:Frontiers in Immunology

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血液系统恶性肿瘤的肿瘤微环境(TME)是一个支持白血病发生、治疗抵抗及免疫逃逸的动态生态系统。该免疫抑制网络的关键驱动因素为调节性T细胞(Tregs),这是一类传统上由叉头盒蛋白P3(FoxP3)和CD25表达定义的CD4+亚群。生理状态下的Tregs对维持自

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血液系统恶性肿瘤的肿瘤微环境(TME)是一个支持白血病发生、治疗抵抗及免疫逃逸的动态生态系统。该免疫抑制网络的关键驱动因素为调节性T细胞(Tregs),这是一类传统上由叉头盒蛋白P3(FoxP3)和CD25表达定义的CD4+亚群。生理状态下的Tregs对维持自身耐受至关重要,但白血病母细胞常劫持该类细胞以削弱抗肿瘤免疫。本文综述了Tregs在急性髓系白血病(AML)、急性淋巴细胞白血病(ALL)、慢性髓系白血病(CML)及慢性淋巴细胞白血病(CLL)谱系中的独特作用。研究人员解析了骨髓微生态位内调控Treg招募与抑制的分子机制,重点阐述了CCL22/CCR4轴、通过CD39/CD73腺苷通路实现的代谢重编程,以及吲哚胺2,3-双加氧酶(IDO)介导的色氨酸分解代谢。此外,研究人员批判性地评估了Treg浸润在不同亚型中存在的细微且常不一致的预后影响。本综述的相当一部分内容审视了不断演变的治疗格局,详细分析了Treg耗竭型抗体(如mogamulizumab、RG6292)、免疫调节小分子(维奈克拉、去甲基化药物、酪氨酸激酶抑制剂)以及Tregs给细胞治疗带来的挑战。最后,研究人员讨论了克服Treg介导的耐药性的新型策略,为恢复抗白血病免疫提供了前瞻性视角。

1 引言

癌症免疫监视是阻止肿瘤发生的基础生理屏障,白血病的发生代表这一监视机制的失效,通常由高度免疫抑制的肿瘤微环境(TME)驱动。在造血系统TME的细胞组成中,调节性T细胞(Tregs)已成为免疫耐受的关键介质。Tregs最初被定义为预防自身免疫的细胞,但在肿瘤学中,它们通过抑制CD8+效应T细胞和自然杀伤(NK)细胞的细胞毒性攻击来保护恶性细胞。在血液系统恶性肿瘤中,由于骨髓(BM)和次级淋巴器官的独特免疫结构,Treg的功能具有环境依赖性。与实体瘤中Tregs浸润离散肿块不同,白血病Tregs在造血微生态位内运作,与白血病干细胞(LSCs)、基质细胞及发育中的免疫效应细胞进行双向串扰。白血病细胞不仅通过趋化因子梯度招募Tregs,还通过代谢操纵和直接接触主动驱动其分化。Tregs的临床相关性体现在其与不良预后和治疗失败的相关性上,但这种关系十分复杂,在特定背景下,如早期炎症驱动的肿瘤发生或移植后环境中,Tregs可能发挥矛盾的作用。此外,免疫治疗的兴起凸显了Tregs作为疗效主要障碍的地位,例如接受贝林妥欧单抗(blinatumomab)或CD19 CAR-T细胞治疗的B细胞ALL患者的复发已被证实与抑制性Tregs的持续存在有机制上的关联。

2 白血病微生态位中Tregs的生物学与抑制机制

2.1 表型定义与异质性

Tregs经典定义为CD4+CD25+FoxP3+T细胞,转录因子FoxP3作为谱系稳定性的主调节因子,控制耐受诱导分子的表达。然而在白血病的炎症环境中,这一定义存在模糊性,活化的非调节性效应T细胞可能瞬时上调FoxP3和CD25,因此需要复杂的免疫表型分析来鉴定真正的Tregs。稳健的鉴定组合通常包括低表达CD127以及高表达细胞毒性T淋巴细胞相关蛋白4(CTLA-4)、T细胞免疫球蛋白和ITIM结构域(TIGIT)及诱导性T细胞共刺激分子(ICOS)等抑制受体。白血病中的Treg池表现出显著的异质性,包含胸腺来源的自然Tregs(nTregs)和外周诱导的Tregs(pTregs或iTregs)。Treg池的扩增既源于nTreg的招募,也源于CD4+CD25-初始T细胞在白血病来源的细胞因子(如转化生长因子-β,TGF-β)驱动下从头转化为FoxP3+iTregs。单细胞RNA测序进一步描绘了这种复杂性,识别出特定亚群,如TNFR2+Tregs,其在急性髓系白血病(AML)微环境中富集且抑制能力增强。

2.2 招募与归巢动力学

Tregs在骨髓和外周血中的积累并非随机,而是由趋化因子网络主动调控。CCL17(TARC)和CCL22(MDC)由白血病母细胞和肿瘤相关巨噬细胞(TAMs)分泌,Tregs组成性表达受体CCR4并沿此梯度迁移至肿瘤微生态位。在成人T细胞白血病/淋巴瘤(ATLL)和AML模型中,高CCL22水平与Treg浸润增加直接相关。此外,骨髓微生态位组成性表达CXCL12(SDF-1),通过CXCR4保留造血干细胞(HSCs),Tregs也利用这一轴归巢至骨髓,使其能够与白血病干细胞(LSCs)共定位,形成免疫豁免区,这对维持LSC静止和治疗抵抗至关重要。替代趋化因子网络,如CCR6-CCL20轴和CXCR3配体系统,则招募模拟Th1或Th17效应细胞迁移模式的特定Treg亚群,确保抑制细胞直接定位于靶细胞附近,最大化免疫抑制效率。

2.3 免疫抑制机制

一旦定位于白血病微环境,Tregs采用多种抑制模式,分为接触依赖性和非接触依赖性途径。在可溶性介质方面,Tregs分泌高水平的IL-10、TGF-β和异源二聚体细胞因子IL-35。TGF-β在白血病背景下尤为关键,它不仅抑制效应T细胞增殖,还驱动额外的初始T细胞转化为Tregs,形成自我强化的免疫抑制循环。IL-35被确定为一种强效抑制剂,促进“传染性耐受”,将抑制表型传播给其他细胞。白血病Tregs表面高表达外核苷酸酶CD39和CD73,这些酶将细胞外ATP(一种炎症危险信号)水解为ADP、AMP,最终生成腺苷。腺苷与效应T细胞上的A2A受体结合,强烈抑制其细胞毒性和代谢功能。该通路在AML和CLL中高度活跃,显著促进了患者T细胞的低反应状态。值得注意的是,Tregs上高表达的CD39与其优越的抑制能力和抵抗向Th17细胞转分化的能力相关。
在接触依赖性机制方面,Tregs组成性表达CTLA-4,以高亲和力与抗原呈递细胞(APCs)上的CD80/CD86结合。这种相互作用通过反式胞吞作用从APC表面剥离共刺激分子,使APCs无法激活效应T细胞。Tregs还可以通过释放颗粒酶B和穿孔素直接杀死效应免疫细胞,或通过Fas/FasL通路诱导凋亡。近期研究强调白血病Tregs上TIGIT的上调,TIGIT与共刺激受体CD226竞争结合配体CD155,并直接向免疫细胞传递抑制信号。TIGIT与其他检查点(如LAG-3和PD-1)的共表达标志着高风险白血病中常发现的具有高抑制性的耗竭Tregs群体。
在代谢竞争与重编程方面,Tregs与效应T细胞具有不同的代谢特征。活化的效应细胞依赖糖酵解,而Tregs优先利用氧化磷酸化(OXPHOS)和脂肪酸氧化(FAO)。在营养缺乏的白血病微环境中,Tregs在葡萄糖竞争中胜过效应细胞。此外,白血病细胞常产生高水平的乳酸(Warburg效应),虽然乳酸抑制效应T细胞功能,但Tregs在代谢上适应在高乳酸环境中生存,并利用乳酸维持其抑制功能。这种代谢不对称性赋予了Tregs在恶劣TME中的生存优势。

3 急性髓系白血病中的调节性T细胞

急性髓系白血病(AML)主要是骨髓(BM)疾病,白血病干细胞(LSC)微生态位在疾病进展和免疫逃逸中起关键作用。在未治疗状态下,BM微环境呈深度免疫抑制状态。与外周转血(PB)相比,BM微生态位特异性富集表型独特、抑制性极强的Tregs。这些Tregs向BM的招募高度依赖CXCR4/CXCL12和CCL22/CCR4轴,而其局部扩增则由代谢重编程(如母细胞表达的IDO)和与骨髓基质细胞的相互作用驱动。AML中免疫图谱严重失调,研究一致表明初治AML患者的PB和BM中Tregs频率较健康供体升高,这些Tregs通常表现为活化表型(CD45RA-FoxP3hi)且抑制效力增强。Treg积累由母细胞群直接驱动,AML母细胞通过吲哚胺2,3-双加氧酶(IDO)介导,在局部微环境中诱导CD4+CD25-前体细胞分化为FoxP3+Tregs。AML母细胞组成性表达IDO,将色氨酸分解为犬尿氨酸,色氨酸耗竭诱导效应T细胞周期停滞,而犬尿氨酸代谢物结合T细胞上的芳香烃受体(AHR),促使分化偏向Treg表型。临床证实AML母细胞中IDO的表达与较高的Treg频率和较差的结局相关。犬尿氨酸-AHR轴还促进FoxP3的表达,进一步稳定白血病环境中的Treg谱系。
Tregs在AML中的预后价值一直存在争议。大多数研究认为诊断时PB或BM中高Treg频率是不良临床结局的独立预测因子,包括较短的总生存期(OS)和较高的复发率。然而,也有早期报道称在特定背景下Tregs可能与较好的结局相关,这可能通过抑制支持白血病生长的炎症实现。这种悖论可以通过检查Treg亚群来解决,研究表明表达肿瘤坏死因子受体2(TNFR2)的Treg亚群具有最大抑制效力,在小鼠模型和人类AML样本中,BM内TNFR2+Tregs的特异性积累与免疫逃逸相关,其耗竭可恢复抗白血病免疫。因此,总Treg数量的信息量可能低于特定高抑制性亚群(如TNFR2+、TIGIT+或ICOS+Tregs)的密度。近期工作表征了未治疗BM免疫微环境,确定了“炎症相关基因评分”(iScore),其中非典型B细胞和CD8+GZMK+T细胞与Tregs一同增加,并与较差的生存率相关,进一步强化了特定炎症-抑制微生态位与不良结局的联系。
近期深入研究表明,Tregs并非随机分布,而是与BM微生态位内的白血病干细胞(LSCs)共定位,创造免疫豁免区。LSCs利用Tregs保护自己免受NK细胞和细胞毒性T淋巴细胞(CTL)的清除。此外,Tregs可能通过可溶性因子直接支持LSC干性。值得注意的是,AML模型中的Treg耗竭可动员LSCs并使其对化疗增敏,表明Tregs是LSC微生态位的结构组成部分。通过CXCR4/CXCL12轴的相互作用促进了两种细胞类型在血管微生态位中的保留,促进了相互存活和静止。

4 急性淋巴细胞白血病中的调节性T细胞

与AML不同,急性淋巴细胞白血病(ALL)包含生物学上不同的B细胞(B-ALL)和T细胞(T-ALL)谱系,具有全身性播散特征,涉及PB、BM,常累及中枢神经系统和次级淋巴器官。组织背景从根本上决定了Treg动态。虽然初治B-ALL患者的PB和BM中Tregs迅速扩增(主要由母细胞来源的细胞因子驱动),但Tregs在T-ALL中的作用和鉴定更为复杂,因为T-ALL母细胞本身偶尔表现出调节表型或与生理Tregs共享表型重叠(如CD25表达)。
在ALL中,Treg功能根据患者年龄和疾病生物学表现出显著的二分法。在儿童ALL中,与AML中的模式相反,一些队列表明诊断时较高的骨髓Treg频率与较好的结局相关或缺乏显著的不良预后价值。这种差异可能反映了儿童白血病(如ETV6-RUNX1融合)与成人形式的独特分子驱动因素,以及儿科宿主根本不同的免疫能力。相反,在成人B细胞前体ALL(BCP-ALL)中,Tregs主要具有有害作用。初治和复发患者的外周血和骨髓中升高的Treg水平是高危疾病的特征。从机制上讲,这种扩增由淋巴母细胞衍生的TGF-β和腺苷生成酶的过表达所推动。这种年龄相关的差异强调宿主免疫背景与白血病克隆一样,对决定Treg功能至关重要。
Tregs施加的抑制屏障是复发/难治性环境下T细胞衔接疗法疗效的关键决定因素。贝林妥欧单抗是一种CD19/CD3双特异性T细胞衔接器(BiTE),依赖于内源性T细胞的适应性。Duell等人的开创性工作确定贝林妥欧单抗的反应与外周Treg百分比呈负相关。确定了PB中8.525%的Treg离散截断值,能够预测100%的应答者并排除70%的无应答者。尽管最近的汇总分析质疑了这一特定截断值在所有试验中的普遍适用性,但高全身Treg负荷会阻碍BiTE疗效的生物学原理仍然成立。从机制上讲,在ALL母细胞存在的情况下,贝林妥欧单抗无意中激活了Tregs。这些活化的Tregs释放大量IL-10,阻断了药物试图激活的效应T细胞的增殖和细胞毒性活性。这种抑制是接触依赖性的且效力极强,有效中和了治疗机制。活化的Tregs还高表达CD25,充当IL-2库,进一步剥夺了效应T细胞所需的生长因子。
在ALL的CD19 CAR-T治疗中观察到类似的动态。PB和BM中高负荷的Tregs可抑制CAR-T的扩增和持久性。一项研究表明,较高的循环Tregs,尤其是输注后一周的Tregs,可预测较短的无复发生存期(RFS)和总生存期(OS)。Tregs可能诱导CAR-T耗竭或限制其进入BM肿瘤部位。涉及CD19+白血病细胞持续存在的耐药机制已与CAR-T细胞无法克服Tregs施加的抑制屏障相关联。

5 慢性髓系白血病中的调节性T细胞

慢性髓系白血病(CML)是一种由BCR-ABL1易位驱动的骨髓增殖性肿瘤。虽然起源于BM干细胞区室,但表现为大规模的PB受累。在初治慢性期(CP)CML中,全身免疫反应逐渐耗竭。PB是观察到强劲Treg扩增的主要区室,在酪氨酸激酶抑制剂(TKI)治疗开始前充当免疫逃逸的主要机制。
CML提供了一个独特模型来研究定义癌基因(BCR-ABL1)与免疫系统之间的相互作用。诊断时初治CML患者的Treg频率显著高于健康对照。BCR-ABL1激酶活性驱动免疫调节分子(包括PD-L1和可溶性CD25)的上调,从而促进Treg扩增。CML中发现的一种新机制涉及白血病外泌体。CML衍生的细胞外囊泡(EVs)携带TGF-β和其他信号分子,被T细胞摄取后诱导FoxP3表达并将其转化为Tregs。这代表了白血病重塑全身免疫系统的一种远程控制机制,而不仅仅是在骨髓中。
TKI(伊马替尼、达沙替尼、尼洛替尼)的引入彻底改变了CML治疗。有趣的是,这些药物对免疫系统产生脱靶效应,有助于其疗效。例如,在接受TKI治疗的患者中,伊马替尼通过抑制T细胞受体下游的激酶LCK,被证明可降低外周Treg频率并损害其抑制功能。这种Treg负荷的降低与分子反应相关。达沙替尼是SRC家族激酶的强效抑制剂,具有深远的免疫刺激作用。它促进大颗粒淋巴细胞(LGLs,即细胞毒性NK/T细胞)的扩增,同时减少PB中的Treg数量。这种免疫调节被认为是达沙替尼产生深层分子反应(DMR)的原因,这些反应通常比伊马替尼更快更深。该机制涉及对Tregs中LCK的特异性抑制,Tregs对这种抑制比效应T细胞更敏感,导致选择性耗竭抑制群体。
现代CML治疗的一个关键目标是无治疗缓解(TFR)——即停止TKI治疗后不复发的能力。免疫系统在这里起着决定性作用。成功维持TFR(停药后分子检测不到疾病)的患者往往具有独特的全身免疫特征,其特征是低Treg数量和高NK细胞功能。相反,停药后的早期复发与高Treg/效应细胞比率相关。这表明在没有TKI压力的情况下,免疫系统必须主动抑制残留的白血病克隆,而Tregs充当了这种监视的刹车。停药时高PB Treg水平是分子复发的强预测因子,表明免疫监测应成为TFR方案的组成部分。

6 慢性淋巴细胞白血病中的调节性T细胞

CLL的独特之处在于其高度依赖次级淋巴组织(淋巴结和脾脏),那里存在特征性的增殖中心或假滤泡。虽然CLL细胞在PB中大量循环并浸润BM,但淋巴结(LN)微环境是关键庇护所。在此处,Tregs通过特定的趋化因子轴(如CCR7/CCL19/CCL21)被优先招募,并与CLL细胞和类看护细胞直接接触,创造一个高度免疫抑制和促生存的微生态位。
CLL的特征是深刻的免疫失调,矛盾地表现为免疫缺陷和自身免疫。在初治和复发CLL患者的PB、BM和LN区室中,Tregs在绝对数量和百分比上都显著扩增。这些Tregs通常表现为效应记忆表型,并高表达CTLA-4、PD-1和TIGIT等抑制受体。CLL中Tregs的扩增与晚期疾病分期和不良预后标志物(如ZAP-70表达)相关。Tregs的积累由CLL细胞本身驱动,CLL细胞在LN微生态位内充当无效的APCs,诱导Treg分化而非效应T细胞活化。
PI3K-δ信号通路在CLL细胞中过度活跃,对其存活至关重要。有趣的是,该通路对Treg功能也至关重要。在复发/难治性CLL中使用PI3K抑制剂(如Idelalisib和Duvelisib)揭示了双重作用机制:对白血病B细胞的直接细胞毒性和跨组织区室的Tregs耗竭。然而,Idelalisib对Tregs的耗竭可能导致严重的自身免疫毒性(如结肠炎、肝毒性),因为免疫系统的刹车被过快或非特异性地移除。这凸显了靶向Tregs时所需的微妙平衡。
伊布替尼(Ibrutinib)作为第一代BTK抑制剂,也通过抑制IL-2可诱导T细胞激酶(ITK)影响T细胞。在治疗后环境中,这导致T细胞区室向Th1极化,并降低Treg/CD4比率,这可能增强抗肿瘤免疫。较新的、更具特异性的BTK抑制剂(如Acalabrutinib)对ITK的影响较小,因此对T细胞群体的影响也较小,这可能解释了它们不同的毒性和疗效特征。伊布替尼减少全身和组织驻留Treg频率同时保留Th1免疫的能力有助于其治疗成功,尽管完全恢复免疫监视仍不完全。

7 Tregs在白血病中的预后和预测价值

在解释Tregs的广泛预后趋势之前,必须解决方法学差异(特别是流式细胞术设门策略、亚群定义和检查的生物学区室)如何深刻地塑造临床结论。本综述中讨论的不一致的预后发现很大程度上可以通过这一方法论视角得到调和。
在高度炎症的白血病环境中定义真正的Tregs具有挑战性。活化的效应T细胞可以瞬时上调CD25和FoxP3。因此,在AML中,早期关于Tregs具有中性甚至有利作用的矛盾报告通常依赖于基本的CD4+CD25+或CD4+FoxP3+设门。这种方法无意中捕获了混合群体,包括活化的抗肿瘤效应T细胞,从而掩盖了真正的调节性抑制。当现代研究采用严格的设门标准来鉴定稳定的Tregs(纳入CD127low)或特异性分离高抑制性的活化效应Treg亚群(如CD45RA-FoxP3hi)时,共识压倒性地发生了转变。正如第3节所述,当研究具体评估具有增强抑制能力的亚群——如TNFR2+、PD-1+或CD39+Tregs时——与较短的总生存期和化学耐药性相关的相关性变得非常一致。
Tregs的空间区室化显著限制了跨研究的可比性。一个关键的例子是在ALL中,T细胞衔接疗法的疗效受Tregs严重影响。正如第4节所强调的,Duell等人优雅地建立了预测贝林妥欧单抗失败的严格外周血(PB)截断值(>8.525%)。然而,随后在所有汇总试验中应用这一特定阈值的挑战可能源于区室差异。循环中的PB Tregs并不能一致反映深埋于骨髓(BM)微生态位内的Tregs的密度、活化状态或抑制结构。
同样,在儿童与成人ALL之间观察到的预后影响差异必须谨慎解释。虽然儿科和成人宿主之间的生物学差异起着重要作用,但儿科研究经常分析诊断时的BM抽吸物,而许多成人相关性研究依赖PB样本。骨髓浸润的Tregs通常表现为效应记忆表型,并在结构上与LSCs整合,使其在生物学上与循环对应物不同。因此,未来的临床试验必须优先考虑高维免疫表型分析(如纳入CD127low、CD45RA和功能标记物如CD39/TIGIT),并严格区分PB和BM区室,以建立可靠、可重复的Treg生物标志物。

8 调节性T细胞在造血干细胞移植中的作用

要充分理解Tregs在血液系统恶性肿瘤中的临床意义,必须清楚地区分其在原发性白血病生物学中的作用与在异基因造血干细胞移植(allo-HSCT)相关免疫调节中的功能。在内源性白血病微环境中,宿主来源的Tregs被恶性肿瘤劫持以抑制免疫监视,充当促进免疫逃逸和肿瘤进展的盾牌。在此背景下,如前几节所述,治疗策略旨在耗竭或抑制Tregs以恢复抗白血病免疫。相反,在allo-HSCT环境中,免疫景观和主要Tregs来源(通常为供体来源)发生剧烈变化。主要的临床威胁不再仅仅是肿瘤驱动的免疫抑制,而是供体免疫细胞对受体组织的压倒性、潜在致命的移植物抗宿主病(GvHD)。在这里,供体Tregs是非常理想的,因为它们充当了负责GvHD的供体效应T细胞的重要刹车。
异基因HSCT仍然是许多高危白血病的唯一治愈选择。该疗法的核心悖论在于其疗效依赖于移植物抗白血病(GvL)效应,即同种异体反应性供体T细胞根除残留的宿主白血病细胞,而这不可避免地与发展为有害的GvHD紧密相连,即这些相同的供体T细胞攻击健康的宿主上皮组织。供体移植物中高数量的Tregs或移植后快速的Treg重建与急性和慢性GvHD发生率降低密切相关。历史上的担忧是过多的供体Tregs会抑制有益的GvL效应,导致复发。然而,最近的数据挑战了这一教条。临床数据表明,供体Tregs可能优先抑制GvHD的强烈炎症,而不完全消除GvL效应。这种功能的分离被假设是因为Tregs更有效地控制广泛的组织炎症,而不是针对造血靶点的离散的、抗原驱动的细胞毒性反应。实现这种功能的完美分离仍然是移植免疫学的圣杯。
鉴于Tregs对GvHD不可或缺的保护作用,HSCT环境下的治疗策略与非移植环境截然相反:目标不是耗竭Tregs,而是增强它们。过继转移体外扩增的供体来源Tregs引起了极大的兴趣。临床试验(如TRACT试验)已将多克隆Tregs输注给移植受者。结果显示安全性提高,GvHD减少,且无明显增加白血病复发率。然而,多克隆Tregs的特异性较低,携带潜在的广义免疫抑制风险,最终可能削弱GvL效应。未来的策略涉及CAR-Tregs(如HLA-A2特异性CAR-Tregs),它们可以特异性归巢至移植界面以提供局部免疫抑制。临床前模型显示,这些A2-CAR Tregs比多克隆Tregs更能有效预防排斥反应和GvHD,理论上通过将抑制作用局限于抗原错配部位来保留全身抗肿瘤免疫。最近,更具创新性的策略如CD19导向的CAR-Tregs得到了探索。在allo-HSCT的小鼠模型中,这些靶点特异性的CAR-Tregs有效抑制了致死性急性GvHD,同时意外地维持了对恶性B细胞的强大GvT(移植物抗肿瘤)反应,证明高度工程化的Tregs可以将GvHD毒性与治疗性GvL疗效解耦。

9 Tregs的治疗靶向

为了恢复抗白血病免疫,正在开发多种策略来耗竭Tregs、抑制其功能或破坏其谱系稳定性。

9.1 用于耗竭的单克隆抗体

CD25是经典的Treg标记物,但其作为靶点的效用因其T

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