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引言

调节性T细胞(Treg细胞)是一类具有免疫抑制特性的CD4⁺ T细胞亚群,对于维持免疫稳态和自我耐受至关重要。它们以免疫抑制能力和依赖关键转录因子Foxp3为特征,通过细胞因子分泌、代谢调控和细胞接触抑制等多种机制来限制过度的免疫激活,从而预防自身免疫,同时维持组织修复过程。然而,其频率或功能的失调——无论是缺陷还是过度活跃——都与多种病理状况相关,包括自身免疫性疾病、癌症进展、移植排斥,以及与神经和心血管疾病的新兴关联。因此,针对Treg细胞的策略代表了在不同条件下恢复免疫平衡的一种有前景的方法。


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一、Treg细胞的发现、分类与标志物

1. 发现历史

对具有免疫抑制特性的T细胞亚群的认识始于20世纪70年代。1995年,Sakaguchi等人报道CD25(IL-2受体α链)是小鼠抑制性CD4⁺ T细胞的表型标志物,并提出了Treg细胞的概念。随后,在人类CD4⁺CD25⁺高表达T细胞群体中也发现了此类抑制性T细胞。2003年,Foxp3被确定为小鼠和人类Treg细胞谱系定义的关键转录因子,从而确立了CD4⁺CD25⁺Foxp3⁺细胞作为Treg细胞的定义性特征。同年,研究发现转化生长因子-β(TGF-β)可在体外诱导初始CD4⁺细胞分化为Treg细胞。自2010年以来,研究人员深入探索了Treg的特性及Foxp3在疾病治疗中的作用,广泛的临床前研究证实了Treg在预防移植物抗宿主病、自身免疫病、移植排斥、肿瘤乃至神经退行性疾病中的关键作用。

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2. 分类与异质性

Treg细胞具有显著的异质性,可根据其起源、激活状态、组织特异性定位等进行分类。

按起源分类:大多数Foxp3⁺ Treg在胸腺中产生,称为胸腺来源的Treg(tTreg);在外周,一部分Treg可由Foxp3⁻的常规T细胞(Tconv)转化而来,称为外周诱导的Treg(pTreg);此外,Tconv细胞在体外经TGF-β刺激可分化为Foxp3⁺ T细胞,称为体外诱导的Treg(iTreg)。tTreg表现出稳定的调节表型,其Treg特异性去甲基化区域(TSDR)完全去甲基化,确保了长期的免疫抑制功能。相比之下,pTreg的TSDR部分去甲基化,稳定性可能较差;而iTreg则保留完全甲基化的TSDR,表明其调节性质是短暂且不稳定的。

按激活状态分类:人类初始或静息Treg(rTreg)通常表达CD45RA和相对低水平的Foxp3(CD45RA⁺Foxp3⁺)。激活后,它们转变为激活状态,特征为表达CD45RO以及高水平的Foxp3、可诱导共刺激分子(ICOS)和细胞毒性T淋巴细胞抗原-4(CTLA-4),并获得增强的抑制功能。

组织特异性Treg:近年研究揭示了适应特定解剖生态位的组织特异性Treg亚群。例如,脂肪组织驻留Treg表达过氧化物酶体增殖物激活受体γ(PPARγ)和ST2(IL-33受体);肠道驻留Treg常共表达RORγt;肿瘤浸润Treg(TI-Treg)高表达ICOS、PD-1和CCR8;皮肤驻留Treg表达归巢标志物CLA和CCR4;中枢神经系统驻留Treg则产生双调蛋白并表达CD103。单细胞RNA测序技术进一步提供了对Treg亚群分类的高分辨率新见解,揭示了其功能状态的多样性和转录灵活性。

3. 关键标志物

Treg表达的分子被归类为胞内标志物(Foxp3, Helios)和胞外标志物(CD304, CD25, CD39, CD73, CD62L, CD103, CD134, FR4, CD127-, CD152, CD279, GITR, CD223, TIGIT)。Foxp3和Helios是Tregs的关键胞内标志物。Foxp3是驱动初始CD4⁺ T细胞分化为Tregs的关键转录因子,对其抑制功能至关重要。Helios是Ikaros锌指蛋白家族成员,主要在tTregs中表达。

CD25是IL-2受体的α链,在免疫细胞激活和增殖中起关键作用。它广泛用于鉴定Treg细胞,并在免疫抑制和激活中具有治疗意义。CD39和CD73是Tregs上丰富表达的两个外切核苷酸酶,作为该T细胞亚群的关键标志物。这些外切核苷酸酶对Treg细胞中的腺苷产生至关重要。CD62L是一种选择素分子,促进免疫细胞归巢至淋巴组织。叶酸受体4(FR4)在TGF-β诱导的Tregs和tTregs中高水平表达,在维持Treg增殖中起关键作用。CD152(CTLA-4)、CD279(PD-1)和GITR是Tregs上高表达的免疫检查点分子,通过与效应T细胞上的相应配体结合介导免疫抑制。


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二、Treg细胞的稳定性、可塑性与新调控机制

双功能化合物由两个独立的靶向配体组成,诱导感兴趣的细胞体之间产生邻近性。

1. 稳定性调控

Treg细胞稳定性指其在炎症压力下维持Foxp3表达、防止向促炎效应细胞转化的能力。这一复杂现象受代谢程序、表观遗传修饰和转录调控共同支配。

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表观遗传调控:DNA甲基化和组蛋白乙酰化等表观遗传修饰在稳定Treg表型中起关键作用。例如,稳定的Treg细胞倾向于Foxp3基因座去甲基化,而不稳定的Treg可能发生甲基化改变,损害Foxp3表达。Foxp3基因座内的保守非编码序列(CNS0-CNS3)通过招募不同转录因子来精细调控Foxp3表达。

转录调控:NFAT、STAT5和Runx等关键转录因子协同调控Foxp3及Treg特异性基因(如IL-10、TGF-β)的表达。例如,STAT5通过IL-2Rβ/JAK3-STAT5信号轴结合CNS0,促进胸腺前体细胞向Treg分化。

代谢调控:糖酵解通量、脂肪酸β-氧化和氨基酸分解代谢等代谢途径对维持Treg稳定性至关重要。例如,肝脏激酶B1(LKB1)通过抑制STAT4驱动的CNS2甲基化和激活甲羟戊酸途径来维持Foxp3稳定性。

2. 可塑性

Treg细胞具有功能适应性,能够进行转录重编程,模拟辅助性T淋巴细胞分化途径,从而在稳定维持Foxp3的同时,产生Th样Treg簇,以响应特定的炎症信号和环境条件发挥靶向免疫抑制功能。已鉴定的Th样Treg亚群包括:由IL-12、IFN-γ和IL-27诱导的Th1样Treg(表达T-bet、CXCR3和Foxp3);由IL-2、IL-4、IL-13和IL-33诱导的Th2样Treg(表达GATA3、IRF4、IL4和Foxp3);由IL-1β、IL-6、IL-17、IL-21和IL-23诱导的Th17样Treg(表达RORγt、IL-17和Foxp3);以及由IL-6和IL-21诱导的滤泡样Treg(表达BCL6和Foxp3)。

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3. 新分子机制

近期研究揭示了调控Treg功能的新分子机制。例如,Blimp1通过抑制Dnmt3a的上调,防止Foxp3基因座CNS2的甲基化,从而在炎症条件下维持Treg稳定性和功能。组蛋白甲基转移酶SETD2通过促进GATA3和ST2表达并维持其相互作用,来维持肠道tTreg细胞。E3泛素连接酶ZFP91在TCR刺激后易位至细胞质,促进BECN1-PIK3C3复合物形成,增强TCR诱导的自噬,从而支持Treg代谢和功能。


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三、Treg细胞在稳态与疾病中的作用

Treg细胞对于维持免疫平衡至关重要,其功能障碍或失调可导致一系列免疫相关疾病。
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1. 自身免疫性疾病

在类风湿关节炎、1型糖尿病、多发性硬化和系统性红斑狼疮等自身免疫病中,Treg通常功能受损或数量减少,导致免疫耐受崩溃和疾病发生。例如,在类风湿关节炎患者中,Treg频率降低、抑制功能受损,且CTLA-4表达减少。在1型糖尿病患者中,Treg功能受损使得自身反应性免疫细胞得以攻击并破坏β细胞。

2. 癌症

Treg在肿瘤微环境中积累,可占所有T细胞的50%以上,通过抑制CD8⁺ T细胞活性、分泌免疫抑制性细胞因子(如IL-10、TGF-β)以及调节局部免疫状态等方式,促进肿瘤进展和免疫逃逸。在大多数实体瘤中,肿瘤浸润Treg通常提示预后不良,但在结直肠癌和子宫内膜癌中则与较好预后相关。在血液系统恶性肿瘤中,Treg的作用因疾病类型而异,例如在滤泡性淋巴瘤和弥漫性大B细胞淋巴瘤中较高的Treg水平预示较好结局,而在慢性淋巴细胞白血病中则预示较差预后。

3. 代谢与心血管疾病

研究证据表明Tregs深度参与2型糖尿病(T2D)发展。Tregs是葡萄糖代谢和胰岛素敏感性的关键调节者。研究揭示,输注Tregs可以增强ob/ob小鼠的胰岛素反应性和糖耐量。表明增强Treg功能可能代表T2D新型治疗途径。脂肪组织中免疫细胞浸润驱动的慢性低度炎症是肥胖相关代谢紊乱的关键驱动因素。这些条件下免疫系统和代谢途径间的复杂相互作用引起广泛关注,特别是Tregs的作用。在肥胖小鼠中阻断IFN-α通路发现可恢复VAT-Treg细胞水平并增强胰岛素敏感性,提示潜在治疗靶点。

免疫系统,特别是Tregs,在动脉粥样硬化发展和进展中的作用一直是深入研究主题。最近研究显示动脉粥样硬化患者Tregs数量和功能减少,提示其参与疾病病理。IL-10、TGF-β和CTLA-4等关键分子介导Treg诱导的促炎细胞、氧化应激和斑块进展抑制。通过增强Treg功能或数量,新型疗法可减轻血管炎症、促进组织修复并降低动脉粥样硬化严重度。

心肌梗死(MI),最常见急性心脏损伤形式,是全球主要死因。MI后Tregs迁移至梗死心脏,通过抗炎因子(如IL-10和Nidogen-1)促进巨噬细胞修复表型并抑制CD8⁺ T细胞损伤,从而抑制炎症和纤维化。临床前研究表明外源Treg给药减少心肌细胞死亡和纤维化,改善心脏功能。

4. 神经退行性疾病

肌萎缩侧索硬化(ALS)是以运动神经元退化和炎症为特征的进行性神经退行性疾病,导致呼吸瘫痪和死亡。Treg细胞在ALS病理中至关重要。Tregs可抑制Teff细胞和髓源细胞促炎反应,从而在ALS患者提供保护效应。

阿尔茨海默病(AD)是进行性神经退行性疾病和痴呆主要原因。效应T细胞(Th1和Th17)和Treg细胞与AD相关。早期耗竭Tregs与加速认知受损相关,而恢复Tregs显示改善认知功能。Treg介导神经保护被广泛认可,但缺乏特异抗原靶向限制治疗潜力。最近,研究人员工程化表达Aβ特异T细胞受体(TCR Aβ)的Tregs。这些TCR Aβ-Tregs帮助清除Aβ沉积,将效应细胞转向调节表型并减少神经毒性,在AD模型中显示出前景。

帕金森病(PD)是AD后第二常见神经退行性疾病。Treg细胞对限制PD神经退行性变至关重要。Tregs耗竭显示加剧PD MPTP小鼠模型神经炎症。此外,Treg增强、诱导或转移证明促进PD小鼠模型神经元存活并减少神经炎症,突出其神经保护直接作用。

5. 移植

实体器官移植对终末期器官衰竭至关重要,但免疫排斥阻碍移植物成功和长期存活。Tregs可通过减少排斥和不良影响改善结局。肾、肝和心脏移植中,术后增加Treg数量和功能与较低排斥率和较好移植物存活相关,突出其维持移植物稳定性作用。


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四、人类疾病中靶向Tregs的免疫治疗策略

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Treg细胞疗法

截至2025年3月,利用Treg细胞作为干预的临床试验注册总计超过260项。这些试验涵盖所有研究状态并跨越广泛人类疾病。其中,84项临床试验涉及移植,74涉及肿瘤,60项靶向自身免疫疾病,31项涉及代谢疾病,19项涉及心血管疾病,12项涉及神经退行性疾病。此外,大多数采用Treg细胞疗法临床试验选择体外扩增多克隆Tregs。相反,抗原特异Tregs优先定位于抗原呈递位点并表现比多克隆T细胞更强免疫抑制效应。因此,使用基因工程技术表达重组TCR或合成受体操纵Tregs抗原特异性,是更有前景和可行的方法。

靶向Treg抑制分子

用单克隆抗体阻断CD28/CTLA-4、PD-1、TIGIT和LAG-3或激活CD25、GITR、ICOS和OX40可减弱Treg细胞免疫抑制功能。这些方法不仅增强抗肿瘤免疫反应,还具有治疗潜力管理自身免疫疾病、对抗慢性病毒感染、缓解炎症条件和促进移植设置中抗移植物免疫反应。在自身免疫疾病,Treg细胞常表现功能异常,免疫平衡破坏。用单克隆抗体阻断上述相关靶点可减弱Tregs异常免疫抑制并适当调节效应T细胞功能,有助于重新平衡机体免疫状态、减少炎症和损伤并缓解疾病病情。

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抑制Treg细胞浸润

肿瘤和基质细胞通过CCL22-CCR4、CCL1-CCR8和CCL28-CCR10等趋化因子-受体相互作用促进Tregs积累。这些相互作用驱动TME中Treg迁移。抗体疗法是防止Treg浸润的策略。CCR4是Treg归巢肿瘤关键,受黑色素细胞BRAFV600E信号影响。莫格利珠单抗,抗CCR4抗体,减少CCR4⁺ Tregs,增强皮肤T细胞淋巴瘤抗肿瘤反应。

表观遗传药物

组蛋白和DNA甲基化、乙酰化和泛素化等表观遗传修饰调节Foxp3表达和Tregs转录谱。研究人员正调查表观遗传修饰选择性调节Treg功能,将其转化为抑制性较低甚至促炎特性细胞而非耗竭Tregs。此方法旨在利用Tregs免疫调节特性同时减轻其对抗肿瘤免疫反应负面影响。UHRF1,DNMT适配蛋白,为潜在治疗靶点;其缺失增强结肠炎iTreg功能,而过表达可能损害Tfh细胞分化。EZH2,PRC2催化亚单位具H3K27me3活性,CD28共刺激后Tregs上调,对免疫耐受必需。其抑制抑制Tregs,增强抗肿瘤免疫,而其激活促进自身免疫和移植设置耐受。破坏EZH2将Tl-Tregs转向促炎状态,增加Teff活动和重塑TME。联合CTLA-4阻断,EZH2抑制剂增强抗肿瘤反应。临床试验正探索EZH2抑制剂tazemetostat联合ICB治疗淋巴瘤和实体瘤(NCT05152459, NCT04762160)。

CAR-Tregs

不像TCR Tregs,CAR-Tregs功能不依赖MHC且对IL-2依赖减少,维持表型同时表现更强抑制疗效和增强组织归巢能力。CAR-Tregs对CAR-T细胞关键优势在于免疫调节效应,特别控制过度活跃免疫反应,从而通过减少免疫抑制和炎症(如细胞因子释放综合征)提供更安全治疗。

CRISPR-Cas9编辑

CRISPR-Cas9通过靶向癌基因、肿瘤抑制器和Tregs增强T细胞功能并实现精确治疗干预。通过修饰IFNar1信号恢复肥胖Treg积累,通过增加Tregs数量减少白血病移植GVHD。癌症中,CRISPR抑制Treg介导抑制,促进免疫,而自身免疫疾病中,增强Treg活动遏制炎症。

IL-2

IL-2是调节免疫稳态通过平衡Teffs、NK细胞和Tregs多效细胞因子。高剂量IL-2增强抗肿瘤免疫但诱导炎症,而低剂量IL-2选择扩增Tregs,促进免疫耐受。为平衡这些反应,开发低剂量IL-2和IL-2衍生物优先扩增Tregs,促进免疫耐受同时最小化脱靶免疫激活,显示出治疗各种疾病的前景,包括自身免疫疾病(如SLE、T1D、原发性胆汁性胆管炎和溃疡性结肠炎),以及某些皮肤病(如斑秃和银屑病关节炎),改善临床症状。

肠道微生物组对Treg功能影响

肠道微生物组影响Tregs功能,从而影响各种免疫相关疾病。通过饮食改变或粪菌移植修改肠道菌群,可间接增强Treg活动。这不仅促进抗肿瘤免疫,也可能改善自身免疫疾病、代谢紊乱、过敏反应、心血管疾病等免疫平衡。研究显示肠道菌群改变影响Th17/Treg平衡,影响炎症性肠病和重症肌无力。调节肠道微生物组通过影响Treg活动增强抗PD-L1疗效。


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结语

Treg细胞对于维持免疫耐受和确保整体免疫稳态至关重要。Tregs具有独特的特征和功能,通过一系列复杂机制调节免疫反应,包括与其他免疫细胞的直接接触、分泌抑制性细胞因子以及调节抗原呈递。尽管Treg细胞疗法潜力巨大,但也存在一定局限性。首先,Treg细胞数量和功能的改变可导致自身免疫疾病的发生。其次,简单的自体Treg细胞输注往往难以达到预期的治疗效果。此外,虽然用抗原呈递细胞刺激多克隆Treg细胞以获得疾病相关抗原特异性Treg细胞是可行的,但昂贵、复杂且可能产生细胞数量不足。为了克服这些局限,需要进一步研究深入探索Treg细胞的生物学特征和功能机制,并优化治疗方法以提高治疗效果和减少副作用。总之,尽管存在挑战,Treg细胞疗法仍呈现出有前景的未来,具有显著改善治疗有效性和安全性的潜力。


参考资料:
Regulatory T cells in homeostasis and disease: molecular mechanisms and therapeutic potential. Signal Transduct Target Ther. 2025 Oct 14;10(1):345

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