TNFR2上调先于耗竭T细胞的TOX表达,并限制抗肿瘤和抗病毒免疫

Upregulation of TNFR2 Precedes TOX Expression by Exhausted T cells and Restricts Antitumor and Antiviral Immunity

作者信息Alexandra M Hoyt-Miggelbrink, Jessica Waibl Polania, Luke Wachsmuth, Selena Lorrey, Aditya Mohan, Andrew Hardigan, Emily Blandford, Emily Lerner, Daniel Wilkinson, Kelly M Hotchkiss, Sarah Cook, Saskia Hemmers, Anoop Patel, Katayoun Ayasoufi, Peter Fecci
PMID41269210
发布时间2026-02-17
DOI10.1158/1078-0432.CCR-24-3455

实验完整度

包含单细胞RNA-seq、流式、批量RNA-seq、体外杀伤、过继转移、TNFR2-KO小鼠和拮抗剂治疗等多个独立证据层级,并进行功能与机制验证。

主要模型

小鼠皮下及颅内肿瘤模型(CT2A、E0771、Yummer1.7) 慢性LCMV感染小鼠模型 人类胶质母细胞瘤样本(单细胞RNA-seq数据) 过继转移的TRP2 TCR转基因T细胞

重点核对

TNFR2表达与耗竭标志物(PD-1、TIM3、TOX)的相关性 TNFR2-KO对TOX表达和T细胞功能的影响 TNFR2拮抗剂与抗PD-1联合治疗对肿瘤生长和生存的影响 CD8+ T细胞在TNFR2-KO介导的肿瘤控制中的作用 慢性LCMV感染中TNFR2-KO的病毒控制和脾脏重量变化

摘要

目的:耗竭代表一系列程序性T细胞分化状态,是T细胞功能障碍的一种重要模式。T细胞从前体耗竭向终末耗竭的进展与转录因子胸腺细胞选择相关HMG盒(TOX)的上调有关。然而,我们对调节TOX表达以及从前体耗竭向终末耗竭转变的因素的理解仍不完整。实验设计:使用单细胞RNA测序评估人类和小鼠肿瘤浸润CD8+ T细胞上TNF受体的表达。利用流式细胞术评估CD8+ T细胞上的耗竭标志物和TNF受体。使用批量RNA测序证明TNFR2在整体耗竭特征中的作用。最后,使用TNFR2敲除(KO)小鼠和拮抗剂确定了TNFR2对整体抗肿瘤反应的影响。结果:我们揭示TNFR2的上调与反映终末耗竭的表型标志物和功能的获得同时发生。TNFR2的缺失提供了一种新型T细胞群,该群表达TIM3,但具有降低的TOX水平,并兼具前体和终末耗竭细胞的功能特征。TIM3+ TNFR2-KO T细胞表现出降低的耗竭转录程序和增强的AP1通路特征。最后,TNFR2-KO小鼠表现出改善的T细胞依赖性肿瘤控制和慢性淋巴细胞性脉络丛脑膜炎感染控制,而TNFR2的药理学拮抗作用在多种皮下和颅内肿瘤模型中许可了对检查点阻断的反应。结论:我们的数据将TNFR2信号传导定位为T细胞中TOX表达的潜在上游调节因子,并提出TNFR2拮抗作用作为一种新型免疫治疗策略。转化相关性:在本文中,我们确定了TNFR2在介导耗竭进展中的新作用。改善对耗竭T细胞分化的理解将为免疫检查点抑制剂在胶质母细胞瘤中缺乏治疗效果提供见解。此外,我们证明该受体的拮抗作用与传统免疫检查点阻断(抗PD-1)联合在鼠颅内胶质母细胞瘤模型中诱导长期生存。最后,该受体在新诊断的胶质母细胞瘤患者的T细胞上上调。总之,这些数据表明TNFR2的拮抗作用可能是治疗胶质母细胞瘤的一种新型治疗方法。

实验结论

提炼研究问题、关键发现与证据,快速把握文章的核心贡献。

研究问题
TNFR2信号是否在CD8+ T细胞耗竭进程中调节TOX表达,并影响抗肿瘤和抗病毒免疫?
核心机制
TNFR2信号位于TOX上游,通过调节NFAT和AP1转录因子促进TOX表达和终末耗竭,限制抗肿瘤免疫。
主要证据
单细胞RNA-seq和流式显示TNFR2与耗竭标志物相关;TNFR2-KO降低TOX并增强效应功能;批量RNA-seq显示耗竭程序降低、AP1增强;体内实验显示肿瘤控制改善。
研究意义
提出TNFR2拮抗与PD-1阻断联合作为胶质母细胞瘤等肿瘤的新型免疫治疗策略。

研究路径

按研究推进顺序梳理实验设计、验证步骤与关键观察。

1

单细胞RNA-seq分析TNFR2表达

评估人和小鼠肿瘤浸润CD8+ T细胞中TNFR2的表达及其与耗竭状态的关系

分析公开的人类GBM和鼠CT2A胶质瘤单细胞RNA-seq数据,聚类免疫细胞,评估TNF、TNFR1、TNFR2表达。

2

流式验证TNFR2与耗竭标志物关联

验证TNFR2蛋白表达与耗竭标志物的相关性

对多种肿瘤模型和慢性LCMV感染小鼠的CD8+ T细胞进行流式染色,分析TNFR2与PD-1、TIM3、TOX等。

3

评估TNFR2缺失对T细胞耗竭的影响

确定TNFR2缺失对TOX表达和T细胞功能的影响

使用TNFR2-KO小鼠,分析CD8+ T细胞中TOX表达、细胞因子产生、转录组。

4

批量RNA-seq分析转录程序

比较WT和TNFR2-KO终末耗竭T细胞的转录差异

分选TIM3+ CD8+ T细胞进行RNA-seq,分析差异表达基因和通路。

5

体内评价TNFR2缺失或拮抗对肿瘤控制的影响

评估TNFR2缺失或拮抗剂对肿瘤生长和生存的影响

在WT和TNFR2-KO小鼠中植入肿瘤,或使用抗TNFR2和抗PD-1处理,监测肿瘤生长和生存;进行CD8清除和再挑战实验。

研究方法

按研究目的归类文中使用的方法,便于定位所需技术。

产品清单

实验环节名称品牌货号
C57BL/6JThe Jackson Laboratory000664
TNFR2敲除小鼠The Jackson Laboratory002620
CD45.1小鼠The Jackson Laboratory002014
DMEM培养基Sigma-AldrichD6429
胎牛血清Sigma-AldrichF4135
HEPESGibco15630-080
F12培养基Gibco11330-032
非必需氨基酸Gibco11140-050
磷酸盐缓冲液Sigma-AldrichD8537
甲基纤维素Gibco25030-081
气密注射器Hamilton81120
针头BD Biosciences305125
异氟烷Covetrus11695-6777-2
美洛昔康Covetrus11695-6936-1
布比卡因Henry Schein1411640
肝素Fresenius KabiC504730
Dounce组织匀浆器VWR62400-620
Hank's平衡盐溶液Thermo Fisher Scientific14025092
Liberase DLSigma-Aldrich5401160001
Liberase TLSigma-Aldrich5401020001
DNase ISigma-Aldrich10104159001
红细胞裂解液Invitrogen00-4300-54
PercollSigma-AldrichP1644
RPMI培养基Sigma-AldrichR8758
细胞滤网Corning431751
Countess细胞计数仪Thermo Fisher ScientificAMQAX2000
佛波醇12-肉豆蔻酸酯13-乙酸酯Sigma-AldrichP8139
离子霉素Sigma-AldrichI0634
GolgiStopBD Biosciences554724
GolgiPlugBD Biosciences555029
gp33肽GenScriptRP20257
Zombie Aqua可固定活力染料试剂盒BioLegend423102
Fc受体阻断剂BioLegend101320
Foxp3/转录因子染色试剂盒eBioscience00-5523-00
胞内固定和透化缓冲液eBioscience88-8824-00
伴刀豆球蛋白ASigma-AldrichC5275
白细胞介素2Iovance--
CellTrace Violet细胞增殖染料Thermo Fisher ScientificC34571
抗TNFR2抗体Bio X CellBE0247
抗PD-1抗体Bio X CellBE0146
抗CD8a抗体Bio X CellBE0061
CD45肿瘤浸润淋巴细胞磁珠Miltenyi Biotec130-110-618
CD8 T细胞分离试剂盒Miltenyi Biotec130-104-075
Astrios细胞分选仪Beckman Coulter--
BD FACSymphony S6BD Biosciences--
BD FACSAria IIBD Biosciences--
Lipofectamine 2000转染试剂Thermo Fisher Scientific11668019
Retronectin重组人纤连蛋白片段Takara BioT100B
TRIzol试剂Zymo ResearchR2050-1-50
Direct-zol RNA提取试剂盒Zymo ResearchR2050
NEBNext mRNA磁珠分离模块New England BiolabsE7490
NEBNext Ultra II RNA文库制备试剂盒New England BiolabsE7775S
NEBNext多重寡核苷酸New England BiolabsE6440S
iScript cDNA合成试剂盒Bio-Rad1708891
SYBR Green荧光染料Bio-Rad1725271

关键环节

汇总复现实验时建议重点确认的条件及原文阅读提示。

环节核对要点
动物模型
小鼠品系、年龄、性别匹配;TNFR2-KO小鼠背景
阅读提示:Materials and Methods: Animals
细胞系和肿瘤接种
细胞系(CT2A、E0771、Yummer1.7)来源、培养条件、接种数量、接种途径(皮下/颅内)
阅读提示:Materials and Methods: Cell lines and tumor implantation
流式细胞术
抗体克隆、荧光素、稀释度、染色时间、固定破膜方法
阅读提示:Materials and Methods: Flow cytometry, Table 1
体外刺激
刺激物(PMA/ionomycin或gp33)浓度、刺激时间、GolgiStop/Plug使用
阅读提示:Materials and Methods: Ex vivo stimulation for cytokine detection
体内治疗
抗体类型、剂量、给药途径、给药时间点
阅读提示:Materials and Methods: In vivo antibodies
RNA-seq
细胞分选门控、RNA提取方法、文库制备试剂盒、测序平台、分析参数
阅读提示:Materials and Methods: Bulk RNA sequencing preparation, Single-cell sequencing analysis