CRM：哈佛/斯坦福团队借助全新算法，找到调节CD8+T细胞抗癌战斗力的新通路！

近日，哈佛大学与斯坦福大学团队合作在Cell Reports Medicine期刊发表的一项最新研究成果[1]，就给出了很好的示范：两所顶级高校的科学家们合作开发了一种名为通用矩阵分解框架（GMDF）的算法，来对各种大型单细胞测序数据库资料进行Meta分析，从而找到在不同瘤种中存在（即“共享性”）、提示T细胞功能和状态的特定基因表达特征。

基于这套GMDF算法，研究者们证实一组在黑色素瘤中存在、可预示免疫治疗失败的基因表达特征也在多种癌症中存在，而这组基因特征中的趋化因子受体CXCR6，却能通过CD28信号帮CD8+T细胞存活并抑癌，因此CXCR6及其上游调控因子TCF1实际上不是什么坏人，反而对抗癌免疫必不可少。

论文核心内容总结

对于GMDF算法的开发过程，研究者们在论文正文中倒没有过多描述，反正奇点糕也不是算法方面的专业人士，正好用下面这张配图介绍算法开发的“两步走”吧。相比既往提出的一些算法，GMDF算法的优势在于既可以进行跨数据库、跨瘤种的Meta分析寻找共享性特征，也可以分析特定“场景”，例如单一瘤种或根据患者性别、年龄等特征来做定制分析。

GMDF算法的开发过程

而研究者们设计GMDF算法的出发点，则是分析CD8⁺T细胞在不同癌症微环境中的功能状态，并结合相应的基因特征来找出增敏免疫治疗的“普适性”治疗靶点，为此研究者们从9个数据库中挑出了来自132例不同癌症患者的3.3万余个CD8+肿瘤浸润淋巴细胞（TILs），并用GMDF算法识别出了6种普遍存在的基因表征，研究主角则是“慢性激活”特征。

提示“慢性激活”的基因特征中，既有CTLA4、LAG3等经典的免疫检查点基因，也有GZMB等CD8⁺T细胞效应功能相关基因，这其实也很好解释，CD8⁺T细胞肯定是先激活再慢慢失活嘛。为了进一步区分尚未被激活的幼稚CD8⁺T细胞、慢性激活CD8⁺T细胞和仍有抗癌效能的CD8⁺T细胞，研究者们又用GMDF算法计算了基因“激活评分”，筛出了一部分和T细胞效应功能关系最密切的基因，最终由72个基因组成“慢性激活”基因特征。

在黑色素瘤及其它多个瘤种中，“慢性激活”基因特征都能区分对免疫治疗有应答/无应答患者，乃至前瞻性预测免疫治疗效果。接下来，研究者们想从中找到新的治疗靶点或调控通路，表达水平排名前五的CXCR6基因就让研究者们非常感兴趣，毕竟既往研究中的CXCR6都是正面形象，对抗原呈递和T细胞募集有正向调控作用[2-3]，这次是怎么个情况呢？

分析显示，肿瘤微环境中表达CXCR6的主要是T细胞，而且表达水平也会随着CD8⁺T细胞的功能状态和肿瘤进展不断变化，终末功能异常的CD8⁺T细胞中CXCR6表达水平最高，同时还多见免疫检查点分子（如PD-1、TIGIT、LAG-3）的表达；其相应配体CXCL16则主要见于髓系细胞，这部分髓系细胞的基因表达特征提示，它们的主要功能是抗原呈递。

CXCR6及其配体CXCL16在微环境中的分布特点

而在免疫检查点抑制剂治疗后，肿瘤微环境内的CXCR6表达水平会整体上升，与CD8⁺T细胞功能整体改善的趋势一致，但CXCR6与调控因子TCF-1的表达趋势却有负相关性，由此研究者们推测TCF-1是CXCR6表达水平的上游调控因子，并证实TCF-1可结合到CXCR6基因的启动子部位，抑制转录因子AP-1诱导的CXCR6表达。

进一步实验显示，敲除CXCR6会直接影响CD8⁺T细胞的存活，这一方面可能是因为CXCR6-CXCL16信号影响了T细胞内的抗凋亡蛋白BCL2表达水平，使CD8⁺T细胞更容易凋亡；另一方面，敲除CXCR6后CD8⁺T细胞内的共刺激分子CD28信号强度也明显下降，这可能也导致CD8⁺T细胞不易在微环境中存活，发挥抗癌效能也无从谈起了。

敲除CXCR6不利于抗癌免疫

因此总结起来，别看CXCR6一般只在功能异常的CD8⁺T细胞中高水平表达，但它对帮助CD8⁺T细胞存活、维系抗癌免疫应答的作用可不小，也有种“老兵不死”的感觉了。研究者们还表示，未来将继续借助算法逐个分析组成“慢性激活”基因特征的72个基因，希望从中找到更有转化价值的治疗靶点。

参考文献：

[1]Tooley K, Jerby L, Escobar G, et al. Pan-cancer mapping of single CD8+ T cell profiles reveals a TCF1:CXCR6 axis regulating CD28 co-stimulation and anti-tumor immunity. Cell Reports Medicine, 2024.

[2]Sato T, Thorlacius H, Johnston B, et al. Role for CXCR6 in recruitment of activated CD8+ lymphocytes to inflamed liver[J]. The Journal of Immunology, 2005, 174(1): 277-283.

[3]Di Pilato M, Kfuri-Rubens R, Pruessmann J N, et al. CXCR6 positions cytotoxic T cells to receive critical survival signals in the tumor microenvironment[J]. Cell, 2021, 184(17): 4512-4530. e22.