Cell Stem Cell：利用iPS细胞产生的调节性T细胞成功抑制异种移植物抗宿主病

在一项新的研究中，日本京都大学的Shin Kaneko 教授及其团队成功地从诱导性多能干细胞（iPS）衍生的常规辅助性 T 细胞（conventional helper T cell, Tconvs）中诱导出了调节性 T 细胞（Treg）样细胞，并证明了它们抑制异种移植物抗宿主病（GvHD）的能力。相关研究结果发表在2024年6月6日的Cell Stem Cell期刊上，论文标题为“Human iPSC-derived CD4⁺ Treg-like cells engineered with chimeric antigen receptors control GvHD in a xenograft model”。

自身免疫性疾病（如类风湿性关节炎和重症肌无力）和移植物抗宿主病是由过度免疫反应引起的。免疫抑制性的Treg细胞可抑制这类不良的免疫反应，因此被视为治疗这些疾病的一种新型治疗策略。然而，如何在体外扩增Treg细胞以制造大量用于临床的Treg细胞，以及如何在移植前保持Treg细胞的免疫抑制活性，仍然是一项挑战。

这些作者一直致力于将iPS细胞再分化为T细胞，但传统方法主要产生的是细胞毒性T淋巴细胞（CTL）。根据近期报道的能够分化为CD4 辅助 T 细胞的人造胸腺类器官（artificial thymic organoid, ATO）系统，他们假设有可能将这些Tconvs 的一个亚群转化为 Treg细胞。虽然他们利用 ATO 系统成功地将 iPS 细胞分化为 CD4 T 细胞（iCD4⁺ T 细胞），但他们也注意到，分化出的细胞并没有表达太多FOXP3，即Treg细胞的一种主转录因子。

为了诱导这些 iCD4⁺ T 细胞转化为 Treg细胞，这些作者用以下化学物和细胞因子组合处理了它们 14 天：单用IL-2、IL-2 +AS2863619 +雷帕霉素（AR）、IL-2 + AS2863619 +雷帕霉素 + TGF-β（ART）、IL-2 + AS2863619 + MR2-1 + TGF-β（AMT）和IL-2 + AS2863619 + MR2-1 +雷帕霉素+ TGF-β（AMRT）。

这些作者测试了这些混合物诱导 iCD4⁺ T 细胞中 FOXP3 表达的能力，其中 AMRT 处理对 FOXP3 的诱导作用最强。由于FOXP3在人类T细胞活化过程中也会被诱导，他们还检测了另一种标志物——FOXP3 CNS2（Treg细胞特异性的一个去甲基化区），以清楚地表明FOXP3+ Treg细胞是否成功产生。

图片来自Cell Stem Cell, 2024, doi:10.1016/j.stem.2024.05.004

利用这种标志物，用 AMRT 处理 iCD4⁺ T 细胞可获得与原代 Treg细胞相似的高 FOXP3 CNS2 TSDR 去甲基化率。这些作者接下来进行了单细胞 RNA 测序，以详细测试它们的细胞特性。除FOXP3外，他们还观察到AMRT诱导iCD4⁺ T细胞产生的Treg细胞表达CTLA4（CTLA4具有免疫检查点功能，可抑制免疫反应）和其他已知在Treg细胞中表达的基因，比如IL2RA和IKZF2。

与原代Treg细胞和诱导性Treg细胞相比，用ARMT处理的iCD4⁺ T细胞主要亚群显示出与诱导性Treg细胞相似的基因表达特征和效应功能相关基因的特征，而几个较小的亚群则显示出与其他原代Treg细胞或诱导性Treg细胞相似的基因表达谱，它们可能具有更特殊的功能。这些发现共同揭示了 ARMT混合物成功地将 iCD4⁺ T 细胞转化为 Treg 样细胞。

从 iCD4⁺ T 细胞成功生成 Treg 样细胞后，这些作者测试了它们在功能上是否表现得像 Treg细胞。他们利用混合淋巴细胞反应（MLR）试验，用原代或诱导性Treg细胞或经AMRT处理的iCD4⁺ T细胞刺激供体CTL，确定iCD4⁺ 细胞衍生的Treg样细胞能抑制培养物中CTL的活化。

此外，他们还扩展了这一分析，以确定通过嵌合抗原受体（CAR）进行抗原特异性免疫抑制是否会使 AMRT 处理过的 iCD4⁺ T 细胞更有效地抑制 CTL 增殖。值得注意的是，他们观察到，无论是否含有 CAR，AMRT 处理过的 iCD4⁺ T 细胞对 CTL 的抑制作用都不相上下，这表明 Treg 样细胞的局部和整体（非特异性）免疫抑制作用足以抑制 CTL。

鉴于这些体外实验结果令人鼓舞，这些作者于是将他们的研究扩展到动物实验，以确定这些经 AMRT 处理的 iCD4⁺ T 细胞在体内抑制异种移植物抗宿主病的有效性。

为此，这些作者向小鼠注射了外周血单核细胞（PBMC），同时注射了原代或诱导性的Treg细胞或经AMRT处理的iCD4⁺ T细胞（带或不带CAR）。

与体外观察结果一致，他们利用iPS细胞产生的Treg样细胞抑制了体重下降并延长了存活时间，与原代和诱导性的Treg细胞相似。然而，然而，在一只小鼠中没有观察到显著的效果，可能是由于异种移植物抗宿主病的严重性。

虽然这些作者在这项新的研究中证实了iPS细胞衍生的Treg样细胞在体外和体内的疗效，但显然还有进一步改进的空间。尽管如此，他们的研究工作说明了利用基于iPS细胞的细胞疗法治疗异种移植物抗宿主病和可能的自身免疫性疾病的可行性和潜力。（生物谷Bioon.com）

参考资料：

Hisashi Yano et al. Human iPSC-derived CD4+ Treg-like cells engineered with chimeric antigen receptors control GvHD in a xenograft model. Cell Stem Cell, 2024, doi:10.1016/j.stem.2024.05.004.