陳紅，胡洪波*

（1. 四川大學華西醫(yī)院免疫和血液中心，四川 成都 610041；2. 四川大學華西醫(yī)院生物治療國家重點實驗室，四川 成都 610041）

T 細胞具有識別多種抗原和監(jiān)測惡性腫瘤的能力。然而，內(nèi)部和外部環(huán)境的影響，如衰老、感染、化療和放射治療等，將導致胸腺損傷和退化，進而引起初始T 細胞的輸出量下降。胸腺退化導致機體對機會性感染、腫瘤和自身免疫性疾病的易感性增加。因此，胸腺再生機制將針對這些方面提供新的治療選擇。

1 T 細胞發(fā)育簡介

胸腺是T 細胞發(fā)育的場所，在適應性免疫和中樞耐受中起著至關(guān)重要的作用。來自胚胎肝臟或骨髓的T 細胞前體細胞經(jīng)血液循環(huán)遷入胸腺，這些細胞被稱為胸腺定植祖細胞（thymus seeding progenitor，TSP）。TSP 從胸腺皮質(zhì)-髓質(zhì)交界處的大血管中進入胸腺后，發(fā)育為早期胸腺祖細胞（early thymic progenitor，ETP）[1]。根據(jù)分化抗原簇（cluster of differentiation，CD） 中CD4 和CD8 的 表 達，ETP 發(fā)育為成熟的T 細胞將經(jīng)歷3 個階段，按照發(fā)育順序依次是CD4-CD8-雙陰性（double-negative，DN）細胞、CD4+CD8+雙陽性（double-positive，DP）細胞以及CD4+或CD8+單陽性（single-positive，SP）細胞。小鼠DN 期的胸腺細胞可根據(jù)CD44 和CD25 的表達分為不同的群體，按照發(fā)育的先后順序 分 別 是DN1（CD44+CD25-），DN2（CD44+CD25+），DN3（CD44-CD25+） 和DN4（CD44-CD25-）細胞[2-3]。

T 細胞發(fā)育是一個精細調(diào)控的過程，依賴胸腺特殊的微環(huán)境。胸腺上皮細胞（thymic epithelial cell，TEC）以及其他胸腺基質(zhì)細胞分泌細胞因子，如干細胞因子（stem cell factor，SCF）和白細胞介素-7（interleukin-7，IL-7）等，并表達Notch 配體DLL4（Notch ligand delta-like ligand 4，DLL4） 以及主要組織相容性復合體（major histocompatibility complex，MHC）Ⅰ類、Ⅱ類分子，支持胸腺細胞的生存、增殖、分化以及選擇等[4-6]。在小鼠DN2或DN3 細胞發(fā)育階段，Tcrd，Tcrg和Tcrb等T 細胞受體（T cell receptor，TCR）基因開始重排，根據(jù)TCR 基因類型，表達γδTCR 的細胞發(fā)育為γδT細胞[7-8]。重排成功的TCRβ 鏈與pre-Tα 鏈組成pre-TCR，pre-TCR 為胸腺細胞提供生存、增殖以及等位排斥的信號，這個過程被稱為β-選擇[9-10]。順利通過β-選擇的胸腺細胞大量增殖，發(fā)育為DN4 細胞，隨后CD8 表達上調(diào)，被稱為不成熟的單陽性細胞（CD4-CD8+TCRαβ-）[11-12]。隨后進入CD4+CD8+DP細胞發(fā)育階段，TCRα 鏈開始重排，并與TCR 鏈形成αβTCR。TCRαβ+DP 細胞在皮質(zhì)胸腺上皮細胞（cortical thymic epithelial cell，cTEC）的作用下經(jīng)歷陽性選擇，不能識別自身抗原肽-MHC 的DP 細胞被清除[13-14]。通過陽性選擇的DP 細胞遷移到胸腺髓質(zhì)區(qū)，自身反應性的TCR 以高親和力識別來自由髓質(zhì)胸腺上皮細胞和樹突狀細胞表達的自身抗原肽-MHC，導致其死亡而被清除，該過程被稱為陰性選擇[7,15]。雖然大部分自身反應性的T 細胞會在陰性選擇中死亡，但一部分自身反應性的T 細胞可以存活，分化成為非經(jīng)典的T 細胞，這種選擇被稱為激動選擇[16-17]。激動選擇后的非經(jīng)典T 細胞主要可分為3 類，分別是FOXP3+調(diào)節(jié)性T 細胞（regulatory cell，Treg）、自然殺傷性T 細胞（natural killer T cell，NKT）和TCRαβ+CD8αα+T 細胞[16,18]。不識別自身抗原肽的T 細胞進一步分化為成熟的CD4+或CD8+SP 細胞，遷移到外周行使免疫功能。

2 胸腺器官發(fā)育和萎縮

人類胸腺器官于胚胎時期發(fā)育成熟，妊娠期12 ～ 13周即可檢測到胸腺中CD4+和CD8+SP T細胞，第16 周胸腺功能發(fā)育成熟，第24 周可在外周淋巴器官檢測到成熟T 細胞[19]。在青春期之后，人類胸腺發(fā)生明顯的萎縮。在衰老過程中，TEC 數(shù)量減少，胸腺逐漸纖維化、脂肪化[20]；共同淋巴祖細胞和ETP 數(shù)量隨著年齡的增長而顯著減少，ETP 的增殖能力降低，凋亡率增加[21]；TEC 分泌的白血病抑制因子、抑制素、SCF 和IL-6 等含量增加，在小鼠中的研究證實這些細胞因子作用于胸腺萎縮[22]；而胸腺內(nèi)生長激素（growth hormone，GH）和胰島素樣生長因子（insulin-like growth factor，IGF）含量降低。此外，隨著年齡變化的性激素（雌激素和雄激素）、促黃體激素釋放激素（luteinizing hormone-releasing hormone，LHRH）水平等都是影響胸腺退化的內(nèi)在因素[23]。不僅如此，壓力、急性和慢性感染或針對癌癥的放化療等都將導致或加速胸腺萎縮[24]。

胸腺萎縮導致T 細胞發(fā)育減退，數(shù)學模型推測胸腺T 細胞輸出隨年齡增加呈指數(shù)級下降，半衰期為15.7 年；到55 歲時，只有5%的初始T 細胞來自胸腺[25]。初始T 細胞的平均T 細胞受體切除環(huán)含量被用來評估胸腺T 細胞的產(chǎn)出[26]。研究表明，健康成人中高達90%的初始T 細胞是通過T 細胞穩(wěn)態(tài)增殖產(chǎn)生的，可存活5 ～ 10 年[27]。而人和小鼠在此方面存在巨大差異，小鼠的初始T 細胞僅存活6 ～ 10周，成年和老年小鼠初始T 細胞庫幾乎完全由胸腺產(chǎn)生的新近胸腺遷出細胞（recent thymic emigrant，RTE）維持[27]。因此，在衰老過程中，胸腺功能受損導致RTE 輸出減少、記憶T 細胞的寡克隆擴增、外周TCR 庫多樣性降低、對新抗原的反應性降低，這些現(xiàn)象在60 歲以上的人群中尤為明顯[28-29]。胸腺初始T 細胞產(chǎn)出降低導致的免疫功能衰退是傳染病和癌癥發(fā)病率隨著年齡增加的主要原因[24]。在新型冠狀病毒肺炎（corona virus disease 2019，COVID-19）大流行期間，高齡（65 歲以上）被確定為發(fā)病和死亡的危險因素[30]。胸腺萎縮顯著損害免疫損傷后的重建和恢復，導致接受化療的癌癥病人恢復時間延長。造血干細胞移植（hematopoietic stem cell transplantation，HCT）是治療多種惡性血液疾病的常用方式，但移植后免疫功能缺陷，特別是T 細胞重建不足，與機會性感染、復發(fā)和死亡的風險增加直接相關(guān)[31]。

鑒于胸腺功能的動態(tài)變化特性及其對TCR 庫多樣性的產(chǎn)生和維持的重要性，臨床上急需可以恢復T 細胞再生來增強免疫功能的策略。目前已有的策略包括利用胸腺素α1，IL-7 以及角質(zhì)形成細胞生長因子（keratinocyte growth factor，KGF）等細胞因子和生長因子藥物刺激T 細胞的發(fā)育和增殖；通過性類固醇消融（sex steroid ablation，SSA），GH，IGF1 調(diào)節(jié)激素水平（見圖1）。本文針對恢復或增強胸腺T 細胞發(fā)育的臨床藥物研究進展進行了總結(jié)，將為病毒感染、癌癥等治療后的免疫重建策略提供參考。

圖 1 促進T 細胞發(fā)育和再生的策略Figure 1 Strategies to enhance T cell development and regeneration

3 靶向胸腺T 細胞發(fā)育的藥物

3.1 多肽類藥物

3.1.1 胸腺五肽 胸腺生成素Ⅱ是TEC 分泌的一種由49 個氨基酸組成的胸腺內(nèi)源性多肽激素，可促進胸腺細胞的分化并增強輔助性T 細胞的功能[32]。胸腺五肽（thymopentin，TP5）是一種合成的五肽（Arg-Lys-Asp-Val-Tyr，Mw = 679.77），對應胸腺生成素Ⅱ的32 ～ 36 位氨基酸。TP5 顯示出與胸腺生成素Ⅱ相似的免疫調(diào)節(jié)生物活性，用于治療免疫缺陷疾病，如先天胸腺缺失、胸腺切除、老年胸腺萎縮性功能減退、老年慢性心力衰竭、感染、腫瘤以及自身免疫性疾病等[33]。文獻報道TP5 治療后，慢性心力衰竭患者外周血中CD4+T 細胞和NK 細胞比例增加，促炎細胞因子腫瘤壞死因子-ɑ 和IL-1β 的分泌降低[34]；此外，每周3 次接受高劑量TP5 治療的黑色素瘤皮膚和皮下轉(zhuǎn)移患者中，有1/3 的患者癥狀得到緩解，且沒有明顯的副作用[35]。類風濕性關(guān)節(jié)炎是一種慢性自身免疫性疾病，研究表明，經(jīng)TP5 治療后，類風濕性關(guān)節(jié)炎患者的臨床參數(shù)（腫脹關(guān)節(jié)數(shù)和壓痛數(shù)）得到顯著改善[36]。TP5 作為一種有效的自身免疫性疾病免疫調(diào)節(jié)劑，已在臨床上使用了數(shù)十年。

TP5 的商品化形式是用于皮下或肌肉注射的凍干粉劑，藥物在體內(nèi)半衰期極短（小于30 s）、膜通透性差、胃腸道代謝廣泛，導致重復注射和患者依從性差等[37]。鑒于此，研究人員開發(fā)了TP5 的新型藥物遞送系統(tǒng)，包括口服納米顆粒、可吸入顆粒、聚合物納米粒子、水凝膠、微針透皮給藥、囊泡磷脂凝膠和磷脂相分離凝膠等TP5 載藥方式，以期延長TP5 的免疫調(diào)節(jié)效果，提高患者的依從性[33]。

3.1.2 胸腺素α1 胸腺素α1（thymosin alpha1，Tα1）是一種由28 個氨基酸組成的小肽。胸腺法新（thymalfasin，商品名為日達仙）是Tα1 的乙?；问?，其化學結(jié)構(gòu)、空間結(jié)構(gòu)和生物活性與天然的Tα1 基本一致；在不同的生理和病理條件下（感染、癌癥、免疫缺陷、疫苗接種和衰老）表現(xiàn)出恢復免疫系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)的能力[38]。Tα1 是目前胸腺多肽類藥物中臨床應用最廣泛的藥物，擁有廣泛的研究依據(jù)，具有高耐受性和較高的安全性[39]。

Tα1 調(diào)節(jié)胸腺細胞的分化和成熟，增加T 細胞的數(shù)量。體外研究發(fā)現(xiàn)Tα1 可能通過調(diào)控Notch 信號通路，促進胚胎干細胞產(chǎn)生T 細胞[39]。Tα1 也可以促進IL-7 的產(chǎn)生，增強骨髓來源的CD34+造血干細胞向T 細胞分化的能力[40]。此外，Tα1 還可以增強T 細胞CD25 和MHCⅡ類分子表達，并減少地塞米松誘導的胸腺細胞凋亡[38,41]。Tα1 在35 個國家和地區(qū)獲批用于治療乙型和丙型肝炎病毒感染[42]。2019 年以來，COVID-19 嚴重威脅著全球公共安全，COVID-19 重癥患者多為免疫功能低下的人群。同時，淋巴細胞減少癥（血液中淋巴細胞數(shù)量的減少）和細胞因子風暴也與COVID-19 的嚴重程度有關(guān)。Tα1 可在急性、慢性感染中發(fā)揮作用并可有效促進T 細胞產(chǎn)生，被應用于COVID-19 治療[43]。臨床研究表明Tα1 可增強免疫功能，增加胸腺RTE 的數(shù)量，增加重癥和危重癥患者的淋巴細胞數(shù)量，逆轉(zhuǎn)CD8+T 細胞耗竭，并顯著降低COVID-19 重癥患者死亡率[44]。

3.2 細胞因子和生長因子

3.2.1 白細胞介素-7 IL-7 是由IL7基因編碼的相對分子質(zhì)量達25 000 的可溶性球狀蛋白。IL-7 及其受體IL-7R 在T 細胞和小鼠B 細胞的發(fā)育、初始T 細胞的分化和存活以及記憶T 細胞的產(chǎn)生和維持中起著關(guān)鍵作用[45]。此外，IL-7 對于固有淋巴細胞的發(fā)育和維持同樣至關(guān)重要[46]。IL-7 主要由基質(zhì)細胞產(chǎn)生，在胸腺和淋巴結(jié)等淋巴器官以及腸、肺、肝和皮膚等非淋巴器官中高表達[47]。IL-7 信號由IL-7R轉(zhuǎn)導，IL-7R 是IL-7Rα（由IL7R基因編碼）和常見細胞因子受體γ 鏈（由IL2RG基因編碼）組成的異二聚體復合物。淋系祖細胞、胸腺細胞和成熟的T細胞表達IL-7R[48]。IL-7R 通過Janus 激酶 （Janus kinase，JAK）/信號傳導及轉(zhuǎn)錄激活因子（signal transducer and activator of transcription，STAT） 和磷脂酰肌醇3-激酶（phosphatidylinositol 3 kinase，PI3K）/蛋白激酶B（protein kinase B，PKB/Akt）信號通路傳遞信號，這2 種通路對T 細胞存活、生長和代謝都有影響[49]。缺乏IL-7 或IL-7Rα 致使T細胞和B 細胞發(fā)育受阻，表現(xiàn)出嚴重免疫缺陷和淋巴細胞減少[50]。此外，IL-7/IL-7R 信號傳導與自身免疫性疾病、慢性炎癥性疾病以及癌癥有關(guān)[51-52]。

IL-7 可通過誘導T 細胞前體細胞和胸腺細胞增殖促進胸腺再生[53]。文獻報道IL-7 治療可增加胸腺初始T 細胞輸出并促進外周T 細胞增殖[54-55]。此外，IL-7 耐受性良好，并以劑量依賴性方式增加病毒感染[例如人類免疫缺陷病毒（human immunodeficiency virus，HIV）感染、乙型肝炎和丙型肝炎]、癌癥和罕見疾病（如進行性多灶性白質(zhì)腦病和特發(fā)性CD4 淋巴細胞減少癥）患者的T 細胞數(shù)量，具有顯著的免疫增強作用[50,56]。

細胞因子在體內(nèi)的半衰期較短，因此，穩(wěn)定長效的新型IL-7 制劑一直是未滿足的醫(yī)療需求。糖基化IL-7（如CYT107）以及融合蛋白hIL-7-hyFc（與IgD/IgG4 免疫球蛋白結(jié)構(gòu)域雜交的同源二聚體IL-7）目前正開展多項臨床試驗（見表1）[57]。

表 1 正在開展臨床試驗的IL-7/IL-7R 藥物Table1 IL-7/IL-7R-related drugs in clinical trials

續(xù)表1

3.2.2 角質(zhì)形成細胞生長因子 KGF 是一種天然存在的蛋白質(zhì)。作為上皮細胞特異性生長因子，它參與刺激皮膚和腸道內(nèi)層細胞的生長，幫助修復損傷并維持其結(jié)構(gòu)[62]。2004 年，帕利夫明（palifermin，商品名：Kepivance）獲得許可，用于預防化療引起的黏膜炎[63]。KGF 可通過與其受體FGFR2IIIb 結(jié)合，激活PI3K/Akt 信號通路，從而促進TEC 增殖[62]。研究表明敲除Kgf的小鼠接受骨髓移植后，胸腺T 細胞發(fā)育以及外周T 細胞重建受損[64-65]。文獻報道KGF 治療14 天后，老年小鼠胸腺DP 細胞和CD4+SP 細胞數(shù)量相較于PBS 處理組顯著增加，脾臟中CD3+T 細胞、CD4+T 細胞和CD8+T 細胞數(shù)量同樣顯著增加。這些研究提示KGF 可能有助于恢復移植和衰老導致的胸腺T 細胞分化減少[64]。然而，在對經(jīng)歷過抗CD52 抗體（anti-CD52 mAb，alemtuzumab）治療后的多發(fā)性硬化癥患者進行的試驗中，KGF 對胸腺T 細胞發(fā)育有不利影響[66]。目前已經(jīng)啟動了多項探究KGF 對胸腺重建影響的臨床試驗（NCT01233921，NCT03042585，NCT02356159和NCT00593554）。

3.3 激素

3.3.1 性類固醇消融 性類固醇，尤其是睪酮的水平，與年齡相關(guān)的T 淋巴細胞、B 淋巴細胞以及淋系前體細胞的減少有關(guān)[67]。性類固醇消融（sex steroid ablation，SSA）已被用于增強胸腺功能[68]。SSA可通過誘導趨化因子C-C 基序配體25（C-C motif chemokine ligand 25，CCL25）和 Notch 配體（Notch ligand delta-like ligand 4， DLL4）的 表 達，促 進TSP 進入胸腺；同時，通過誘導Notch 配體DLL4的表達，促進胸腺細胞分化，增加初始T 細胞的輸出[67,69-70]。另外，SSA 對骨髓微環(huán)境有直接的影響，可逆轉(zhuǎn)衰老導致的關(guān)鍵造血因子Foxo1 的表達下調(diào)，促進造血干細胞的自我更新，并增強造血干/祖細胞的淋系分化潛能[71]。

LHRH 由下丘腦產(chǎn)生，并以脈動方式釋放。LHRH 作用于垂體并控制黃體生成素激素和促卵泡激素的釋放。當LHRH 以足夠高的水平連續(xù)釋放時，起初將引起睪酮水平激增，導致LHRH 受體脫敏，抑制黃體生成激素和促卵泡激素的產(chǎn)生，從而使睪酮達到去勢水平[72]。LHRH 激動劑是一種LHRH 的合成類似物。常用的LHRH 激動劑包括戈舍瑞林（goserelin，商品名：諾雷德，Zoladex）、亮丙瑞林（leuprorelin，商品名：抑那通，Enantone）和曲普瑞林（triptorelin，商品名：達菲林，Depherelin），均為皮下注射，每4 周1 次[73]。

臨床上使用的瞬時和可逆阻斷性類固醇，用于治療性早熟、子宮內(nèi)膜異位癥、激素敏感性前列腺癌和乳腺癌[74]。同時，這些性類固醇阻斷劑被用于HCT 后的免疫重建。戈舍瑞林（Zoladex）可顯著增加接受HCT 治療的患者外周中性粒細胞和總淋巴細胞數(shù)量，尤其是初始CD4+T 細胞數(shù)量[71]。目前有2項臨床試驗正處于招募階段，以評估LHRH 激動劑亮丙瑞林（NCT01746849）或LHRH 拮抗劑地加瑞克（Firmagon，NCT01338987）對改善HCT 后促進胸腺重建的作用。值得注意的是，最新的雄激素受體抑制劑和LHRH 拮抗劑具有立即阻斷性類固醇的優(yōu)勢，而不會像LHRH 激動劑那樣出現(xiàn)雄激素的初始激增。這些新方法為抑制性類固醇和介導免疫重建提供了更好的治療方式[67]。

3.3.2 生長激素 GH 是一種對于免疫系統(tǒng)有著重要作用的激素，主要由垂體前葉的生長激素細胞合成和分泌，GH 水平隨著年齡的增長而降低[75]。IGF-1是GH 的主要效應分子，由肝臟、骨骼肌等組織響應GH 刺激產(chǎn)生，IGF-1 調(diào)節(jié)TSP 定植胸腺、胸腺細胞的發(fā)育和遷移等過程[76]。GH 和IGF-1 影響多種細胞的增殖，如成纖維細胞、脂肪細胞和多種免疫細胞等。隨著年齡的增長，GH/IGF-1 軸的活性下降可能導致機體體質(zhì)量減少和脂肪組織質(zhì)量增加，如胸腺在衰老過程中逐漸脂肪化[77-78]。GH 可用于增強老年人多個器官的完整性和功能[76-77]。GH 或IGF-1 可以逆轉(zhuǎn)胸腺萎縮并增強骨髓中造血祖細胞的功能[76]。此外，促生長激素釋放素（ghrelin）可顯著逆轉(zhuǎn)老年小鼠的胸腺萎縮，表現(xiàn)為更清晰的皮質(zhì)和髓質(zhì)區(qū)域分界、胸腺中脂肪細胞減少而TEC 數(shù)量增加，胸腺ETP 數(shù)量、外周RTE 數(shù)量及TCR 多樣性增加等[79]。

一項針對51 歲至65 歲的志愿者開展的Ⅰ期臨床研究評估了GH 在逆轉(zhuǎn)免疫系統(tǒng)衰退中的作用。胸腺磁共振成像顯示，在9 名接受治療的參與者中，有7 名參與者胸腺中的脂肪組織被再生胸腺組織取代，外周中初始CD4+T細胞和CD8+T細胞顯著增加，同時PD1+CD8+T 細胞減少[80]。GH 或IGF-1 可用于治療HIV 感染、接受移植后和衰老等造成的免疫功能受損[77]。但GH 也有許多副作用，可能出現(xiàn)關(guān)節(jié)疼痛和神經(jīng)壓迫引起的疼痛，以及患糖尿病或癌癥風險增加等，阻礙了GH 作為潛在治療藥物的長期使用。

4 結(jié)語

目前，臨床上已有多種藥物用于HIV 感染、HCT 后的免疫重建，這些藥物多是從增加胸腺中T細胞前體細胞數(shù)量、促進胸腺細胞發(fā)育和改善胸腺微環(huán)境等角度進行開發(fā)。TP5 和Tα1 在體外被證實具有促進胚胎和成體干細胞向T 細胞分化和成熟的能力，具體機制還未闡釋清楚；IL-7 和IGF-1 可直接作用于T 細胞前體細胞，促進其增殖并進入胸腺；同時，IL-7 和IGF-1 能夠促進胸腺細胞發(fā)育和成熟。此外，IL-7 還參與T 細胞的存活、代謝及記憶細胞的產(chǎn)生等。SSA 主要靶向調(diào)節(jié)cTEC 上CCL25和DLL4 的表達，促進TSP 遷入胸腺并提供T 細胞發(fā)育必需的Notch 信號；KGF，GH/IGF-1 和ghrelin通過促進TEC 細胞增殖以恢復胸腺的結(jié)構(gòu)和功能。

然而關(guān)于增強各種免疫缺陷環(huán)境中T 細胞再生尚無標準的方案，這些藥物仍進行著多項臨床試驗。靶向T 細胞發(fā)育的藥物開發(fā)不僅將使因多次化療和放療或病毒感染導致免疫系統(tǒng)受損的患者受益，還可用于增強腫瘤免疫治療中的T 細胞反應。同時，提高TCR 庫多樣性和增加能夠識別特定腫瘤抗原的T 細胞數(shù)量，可能顯著改善免疫檢查點阻斷的臨床療效。不僅如此，逆轉(zhuǎn)胸腺萎縮對于增強老年人的免疫力以及提高疫苗接種效率等方面都具有積極效果。