免疫检查点抑制剂（immune checkpoint inhibitors，ICIs）治疗的耐药性是肿瘤患者免疫治疗获益的最大障碍，而肿瘤微环境（tumor microenvironment，TME）中CD8⁺T细胞耗竭是免疫治疗失败的主要原因之一^[1]。CD8⁺T细胞耗竭首次在淋巴细胞脉络丛脑膜炎病毒（lymphocytic choriomeningitis virus，LCMV）小鼠感染模型中被提出^[2]。CD8⁺T细胞耗竭是一种由肿瘤抗原长期暴露和免疫抑制TME导致T细胞的可逆性功能缺陷状态。CD8⁺T细胞耗竭不仅发生在慢性LCMV感染中，还与恶性肿瘤的发生发展密切相关^[3]。因此，本文将重点对CD8⁺T细胞耗竭发生和特征及其与肿瘤免疫治疗耐药相关的机制和研究进展进行综述。

1.   CD8⁺T细胞耗竭发生和特征

CD8⁺T细胞耗竭的主要特征为抑制性受体（inhibitory receptors，IRs）如程序性死亡受体-1 ( programmed cell death-1，PD-1）、T细胞免疫球蛋白及黏蛋白域蛋白-3（T cell immunoglobulin domain and mucin domain protein-3，TIM-3）、淋巴细胞活化基因蛋白-3（lymphocyte activation gene protein-3，LAG-3）、免疫球蛋白和ITIM结构域的T细胞免疫受体（T cell immunoreceptor with immunoglobulin and ITIM domains，TIGIT）、T细胞活化的v结构域免疫球蛋白抑制因子（V-domain immunoglobulin suppressor of T cell activation，VISTA）与细胞毒性T淋巴细胞相关蛋白-4（cytotoxic T lymphocyte associated protein-4，CTLA-4）持续性高表达，以及白介素（interleukin，IL）-2、肿瘤坏死因子（tumor necrosis factor，TNF）、干扰素（interferon，IFN）-γ等细胞因子分泌减少，同时亦与趋化、迁移、黏附相关基因表达改变和代谢及生物功能缺陷等相关^[4]。IRs在CD8⁺T细胞激活过程中可瞬时表达增加，但其持续性高表达是CD8⁺T细胞耗竭的核心特征。耗竭性T细胞的IRs中的PD-1通常和TIM-3、LAG-3、CTLA-4等共表达，但PD-1或其他IRs单独表达并不能表明CD8⁺T细胞耗竭^[5]。

目前，肿瘤特异性CD8⁺T细胞耗竭被认为是由数天至数周的慢性T细胞抗原受体刺激引起。最初，CD8⁺T细胞被激活后进行克隆扩增并获得效应功能，但在抗原持续性刺激下，CD8⁺T细胞表面的IRs表达上调，同时丧失其效应器功能和增殖能力，转录因子表达也发生了变化^[6-7]。Rudloff等^[7]研究发现，在肝癌小鼠模型中，CD8⁺T细胞在激活后24 h内，甚至在进行细胞分裂之前已获得耗竭相关的表观遗传学特征并发生功能障碍，这一发现与长期抗原刺激导致CD8⁺T细胞耗竭的观点不同^[8]。该研究还发现，在肝癌小鼠模型和黑色素瘤肺转移小鼠模型中，功能正常的不同抗原特异性CD8⁺T细胞，移植到荷瘤小鼠中也会迅速丧失效应器功能，表明荷瘤宿主的负调控信号可覆盖CD8⁺T细胞表观遗传学程序，进而促进CD8⁺T细胞耗竭，这种影响因不取决于肿瘤起源、组织及抗原特异性，对过继性T细胞治疗具有重要意义。

2.   CD8⁺T细胞耗竭与肿瘤免疫治疗耐药相关的机制

TME中的CD8⁺T细胞耗竭是肿瘤免疫治疗耐药的一个主要原因，因有效的免疫治疗几乎完全依赖于正常的T细胞功能^[1]。T细胞表面IRs、免疫调节细胞群如调节性T细胞（regulatory T cell，Treg）、免疫调节性抗原提呈细胞（antigen presenting cell，APC）、髓源性抑制细胞（myeloid-derived suppressor cells，MDSCs），以及可溶性分子如免疫抑制性细胞因子IL-10和转化生长因子（transforming growth factor，TGF）-β、炎性细胞因子I型IFN（IFN-I）、γ链细胞因子IL-2和IL-7等共同调节CD8⁺T细胞耗竭^[5]（图1）。

图  1  促CD8⁺T细胞耗竭因素

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研究显示，癌细胞可抑制细胞毒性T细胞的杀伤功能，以此逃避或抵抗宿主免疫系统的清除，其中一条重要途径是通过IRs的激活^[9]。该研究还发现，在正常情况下，免疫检查点作为免疫调节因子可防止自身免疫事件的发生，但在恶性肿瘤中，这些免疫检查点可通过抑制T细胞与癌细胞或T细胞与APC的相互作用下调细胞毒性T细胞的活性。CD8⁺T细胞耗竭将导致ICIs治疗的持久性降低，是肿瘤免疫治疗耐药性重要的机制之一^[1，4]。使用抗PD-1不能完全恢复耗竭性T细胞功能是因存在其他抑制性分子参与CD8⁺T细胞耗竭。除IRs持续性表达、效应器功能及增殖能力受损，耗竭性CD8⁺T细胞已被证明具有糖酵解抑制、脂质代谢失调、线粒体功能障碍等代谢缺陷^[10]，而这些代谢变化会进一步促进CD8⁺T细胞耗竭，并降低免疫治疗的疗效^[11]。研究显示，TME中的炎性细胞因子IFN-I早期可促进T细胞活化，有利于肿瘤免疫治疗^[12]。但有研究发现，炎性细胞因子IFN-I持续的信号增强CD8⁺T细胞的终末耗竭，并与肿瘤患者ICIs治疗的耐药性和不良预后相关^[13]。炎性细胞因子IFN-I的慢性刺激可诱导脂质过氧化，增强CD8⁺T细胞耗竭程序，并下调耗竭性CD8⁺T细胞的效应器功能。研究显示，抗PD-1或抗I型干扰素受体-1（IFNAR-1）单药对肝癌WT小鼠治疗后的存活率并未获得改善，而抗PD-1联合抗IFNAR-1治疗显著延长了小鼠的存活率^[11]。以上研究结果进一步表明炎性细胞因子IFN-I对CD8⁺T细胞耗竭作用的复杂性，同时也揭示了靶向炎性细胞因子IFN-I的巨大潜力。

3.   CD8⁺T细胞耗竭与肿瘤免疫治疗耐药性的相关研究

3.1   CD8⁺T细胞耗竭与非小细胞肺癌免疫治疗的耐药性

肺癌是常见的恶性肿瘤，约85%肺癌患者被诊断为非小细胞肺癌（non-small cell lung cancer，NSCLC）^[14]。免疫治疗可显著延长晚期NSCLC患者的总生存期，但耐药性极大地降低了ICIs的长期疗效。多项研究显示，肺癌进展与CD8⁺T细胞功能障碍有关，肺癌免疫治疗出现继发性耐药时，CD8⁺T细胞表面IRs如PD-1、TIM-3、LAG-3和VISTA表达上调^[9，15]。在TME中，持续性暴露于肿瘤抗原会导致LAG-3上调，其抑制作用将导致CD8⁺T细胞耗竭，从而使免疫细胞无法攻击肿瘤细胞^[15]。该研究还发现，在抗PD-1或PD-L1治疗出现耐药后，肿瘤浸润性淋巴细胞（tumor infiltrating lymphocytes，TILs）中TIM-3表达增加，对抗PD-1或PD-L1治疗耐药的肺腺癌患者，行胸腔积液中的免疫细胞分析发现CD8⁺T细胞中的TIM-3表达明显高于未行抗PD-1或PD-L1治疗，或行手术治疗的患者。以上研究提示，LAG-3和TIM-3的异常激活是ICIs重要的耐药机制之一，阻断LAG-3和TIM-3信号通路可提高抗PD-1或PD-L1治疗的疗效。因此，联合靶向IRs逆转CD8⁺T细胞耗竭可能是克服ICIs耐药性的重要方法。

3.2   CD8⁺T细胞耗竭与肝细胞癌免疫治疗的耐药性

肝细胞癌（hepatocellular carcinoma，HCC）是最常见的原发性肝脏恶性肿瘤。手术切除、肝移植术等治疗方法仅适用于小部分HCC患者，大多数晚期HCC患者的治疗选择有限，以索拉非尼为代表的酪氨酸激酶抑制剂仍是晚期HCC的一线治疗方法。近年来，抗PD-L1的阿替利珠单抗联合血管内皮生长因子抑制剂贝伐珠单抗治疗已成为明显优于索拉非尼的HCC治疗方法^[16]。使用ICIs极大地改变了HCC治疗现状，美国FDA已批准纳武单抗和帕博利珠单抗，用于既往索拉非尼治疗后进展或无法耐受索拉非尼的HCC患者。但单一ICIs治疗在HCC患者中的客观缓解率仅为15%～20%^[17]。部分患者在ICIs治疗后出现的耐药现象成为HCC免疫治疗的重大障碍^[16]。在HCC中，对ICIs产生耐药性的机制之一是继发于免疫检查点的表达上调，而上调的免疫检查点已被证明与CD8⁺T细胞耗竭的出现有关^[16-17]。Ma等^[17]研究显示，PD-1^HiCD8⁺ TILs高表达IRs（如TIM-3、LAG-3、CTLA-4和TIGIT）表现为T细胞耗竭表型，同时具有杀伤效应受损和耗竭性T细胞的转录因子特征。该研究进一步表明，HCC的疾病进展与肿瘤组织中的PD-1^HiCD8⁺T细胞富集有关。在HCC中，靶向PD-L1、TIM-3或LAG-3的ICIs可逆转TME中浸润性T细胞的耗竭状态，促使其发挥抗肿瘤作用。ICIs在HCC中的耐药机制还需进一步探索和验证，寻求新免疫检查点将是未来的方向。

3.3   CD8⁺T细胞耗竭与恶性黑色素瘤免疫治疗的耐药性

黑色素瘤是一种高度侵袭性的恶性肿瘤，其发病率约占恶性肿瘤的5%，但转移性黑色素瘤的5年相对生存率仅为25%^[18]。转移性黑色素瘤是免疫原性肿瘤，免疫治疗彻底改变了其治疗方法。然而，ICIs的耐药性仍是黑色素瘤治愈的重大难题。耗竭性CD8⁺T细胞的IRs上调将导致黑色素瘤对ICIs耐药性的产生。研究显示，黑色素瘤对抗PD-1治疗的获得性耐药与肿瘤细胞和TILs中的CD155、TIGIT高表达相关^[19]。该研究还显示，在黑色素瘤小鼠模型中，阻断TIGIT/CD155轴有助于克服对ICIs的耐药性。研究显示，黑色素瘤患者抗PD-1初始治疗有效后再进展与基线治疗前相比较，进展后VISTA阳性的淋巴细胞在黑色素瘤中表达显著增加^[20]。因此推断，在抗PD-1治疗耐药的黑色素瘤患者中，VISTA上调是获得性耐药的潜在机制。研究显示，使用抗LAG-3的瑞拉利单抗联合抗PD-1的纳武单抗较使用单药纳武单抗治疗可获得更高的客观缓解率（43.1% vs. 32.6%）和中位无进展生存期（10.2个月vs. 4.6个月）^[21]。因此，深入了解黑色素瘤免疫治疗耐药性机制，有助于开发更具协同性与个体化的黑色素瘤治疗方案。

3.4   CD8⁺T细胞耗竭与结直肠癌免疫治疗的耐药性

结直肠癌（colorectal cancer，CRC）是最常见的恶性肿瘤之一，其发病率仅次于乳腺癌和肺癌。具有微卫星高度不稳定型（MSI-high, MSI-H）的CRC患者对ICIs产生持久的应答,但大多数CRC患者对单药ICIs治疗（如抗PD-1）或ICIs联合治疗无应答。研究发现，微卫星不稳定（MSI）或微卫星稳定（MSS）状态并不能完全预测CRC患者免疫治疗的疗效，因在MSI-H的CRC患者中仍会出现免疫治疗耐药性的现象^[22]。由于CRC患者有进行性免疫耗竭，大部分行免疫治疗CRC患者对ICIs会产生耐药性^[23]。CD8⁺T细胞耗竭抑制机体肿瘤的免疫反应，对CRC免疫治疗的耐药性起着关键的作用^[22]。耗竭性CD8⁺T细胞持续性高表达IRs，而PD-1、LAG-3、TIGIT高表达与CRC患者较短的总生存期相关^[23]。此外，CRC相关的免疫耗竭不仅是T细胞，还有NK细胞。研究发现，TIGIT在荷瘤小鼠和结肠癌患者中促使T细胞和NK细胞耗竭^[24]。该研究还发现，在结肠癌小鼠中阻断TIGIT可防止NK细胞耗竭，并以NK细胞依赖性方式促进肿瘤特异性T细胞有效的免疫。在MC38原位CRC小鼠模型中，米特霉素-A联合抗PD-L1可增加CRC对抗PD-L1治疗的敏感性，并有助于克服CRC对抗PD-L1单药治疗的耐药性^[25]。因此，对于免疫治疗耐药的CRC患者还需不同的治疗策略。

4.   结语

TME中耗竭性CD8⁺T细胞代谢功能障碍，以及持续性高表达IRs导致的CD8⁺T细胞效应功能障碍是免疫治疗重要的耐药机制。TME中葡萄糖缺乏、脂质负载、缺氧等不良代谢条件可导致CD8⁺T细胞功能缺陷，因此识别TME中不良代谢因素可能是预防或逆转CD8⁺T细胞耗竭的关键。联合靶向耗竭性CD8⁺T细胞表面的IRs为逆转耗竭性CD8⁺T细胞功能状态提供了可参考的治疗思路。随着对免疫治疗耐药机制的深入探索，免疫治疗将应用于更广泛的恶性肿瘤领域。