基因敲除小鼠证实COTL1high NK细胞经GITR克服免疫治疗耐药的研究

免疫检查点阻断（immune checkpoint blockade, ICB）改变了多种实体瘤的治疗格局，但只有约30%的患者从中获益。ICB 主要依靠重振耗竭的 CD8⁺ T 细胞起效，而后者的抗肿瘤功能依赖主要组织相容性复合体Ⅰ类分子（major histocompatibility complex class I, MHC-I）的抗原呈递。因此，肿瘤特异性 MHC-I（tumour-specific MHC-I, tsMHC-I）的缺失或下调是常见的免疫逃逸机制，往往造就“冷”肿瘤微环境与较差的 ICB 应答。耐人寻味的是，仍有一部分 tsMHC-I 受损的患者对 ICB 有应答，尽管其 CD8⁺ T 细胞浸润有限，这背后的机制此前并不清楚。

 

2026年3月30日，南京医科大学陈云团队、中山大学邝栋明团队与上海交通大学医学院附属仁济医院、山东第一医科大学附属省立医院等合作，在 Nature Cell Biology 在线发表题为“Reinvigorating COTL1high NK cells via GITR signalling overcomes immune checkpoint blockade resistance in tsMHC-I-impaired tumours”的研究论文，提示一类 COTL1high 自然杀伤（natural killer, NK）细胞是 tsMHC-I 受损肿瘤中 ICB 应答的重要决定因素，GITRL-GITR 轴则是可供干预的靶点。

南模生物为该研究提供了Zfp683-KO、Nfil3-KO小鼠。

研究团队先在三个中心的56例治疗前肿瘤样本中观察到，一部分 tsMHC-I 受损、CD8⁺ T 细胞浸润有限的患者仍对 αPD-1/PD-L1 治疗有应答。在289例接受阿替利珠单抗联合或不联合贝伐珠单抗治疗的治疗前肿瘤转录组数据中，按 tsMHC-I 表达分组后，tsMHC-I 受损组中有26.2%的患者对 ICB 有应答；免疫亚群分析显示 NK 细胞在这些应答者中显著富集。在24例 tsMHC-I 受损的肝细胞癌样本（9例应答、15例非应答，以 tsMHC-I 率低于80%且每视野 CD8⁺ T 细胞少于200为界）中，应答者的肿瘤浸润 NK 细胞密度更高。对4例初治患者 NK 细胞的单细胞转录组分析识别出六种 NK 细胞状态，其中一个 COTL1high 亚群在 tsMHC-I 受损肿瘤中明显富集，同时表达组织驻留相关基因（ITGA1、ITGAE、ZNF683、CXCR6）与适应性 NK 相关基因（KLRC2、CD52、IL32）。在原位肝癌模型中，耗竭 NK 细胞不仅加速未治疗小鼠的肿瘤进展，还完全消除了 αPD-L1 的疗效，说明 NK 细胞是该情境下 ICB 应答的必要介导者。

该亚群的转录特征较为特别：既共表达与功能障碍相关的NR4A2、TOX、TIGIT，也表达效应相关的 CD44、GZMK、GZMA，并以较高的 PDCD1、HAVCR2、LAG3 及特定受体区别于常规 NK 细胞。质谱流式分析证实，CD49a⁺CD103⁺ NK 细胞表达 NKG2A、PD-1 与 IFN-γ，且 CD49a⁺ NK 细胞的 PD-1、IFN-γ 与颗粒酶K水平高于 CD49a⁻ 对应细胞。αPD-1 治疗后，COTL1high NK 细胞的 IFN-γ 特征评分显著升高；在应答者中，IFN-γ 通路活性与 MHC-I 基因表达同步增强。

为验证功能必要性，研究团队使用对αPD-L1 治疗抵抗的 Zfp683⁻ᐟ⁻ 小鼠荷原位肝癌模型。Zfp683 缺失不仅加速基线肿瘤生长，还消除了 αPD-L1 的抗肿瘤效果；治疗后 Zfp683⁻ᐟ⁻ 小鼠肿瘤内 CD8⁺ T 细胞的效应功能未见增强，肿瘤 MHC-I 的上调也受损。需要说明的是，Zfp683 缺失并未显著影响肿瘤浸润 CD8⁺ T 细胞与组织驻留记忆 T 细胞的比例或绝对数量，提示上述表型源自 NK 一侧。与之呼应，敲除肿瘤细胞 IFN-γ 受体后，αPD-L1 的疗效明显减弱，MHC-I 未能上调，CD8⁺ T 细胞的浸润与效应功能也未改善。

细胞通讯分析提示COTL1high NK 细胞与巨噬细胞的互作最强。PD-L1⁺ 巨噬细胞高表达 GITR 的配体 GITRL，而 GITR 在 CD49a⁺ NK 细胞上的表达高于 CD49a⁻ NK 细胞及其他免疫亚群。共培养实验显示，αPD-L1 仅在细胞直接接触时显著提升 IFN-γ 产生，提示该过程需要膜结合信号；用小干扰 RNA 敲低或抗体阻断 GITR 后 IFN-γ 产生明显下降，重组 GITRL 可增强 IFN-γ 分泌，而重组 PD-L1 可部分逆转这一增强。空间分析显示，GITRL⁺ 巨噬细胞与 COTL1high NK 细胞在应答者组织中邻近分布；COTL1high NK 与 PD-L1⁺ 巨噬细胞同时较高的患者总生存更好。

机制上，GITR 激活增强转录因子 RBPJ 在 IFNG 与 COTL1 启动子区的结合，并提高线粒体耗氧率、膜电位与乙酰辅酶A水平，进而增加 RBPJ 位点的组蛋白 H3K27 乙酰化；同时 STAT5 磷酸化水平升高，磷酸化 STAT5 结合于丙酮酸脱氢酶复合物组分 DLAT 的启动子。PD-1/PD-L1 结合则通过提高磷酸化 SHP-1 来抑制 GITR 介导的 STAT5 磷酸化，抑制 SHP-1 可恢复该磷酸化。这样一来，PD-L1 阻断相当于解除了对 GITR 下游信号的刹车。

在原位肝癌模型中，GITR 激动剂 DTA-1 与 αPD-L1 联用对肿瘤生长的控制优于任一单药；联合治疗协同提高了 IFN-γ⁺CD49a⁺CD49b⁻ NK 细胞与 IFN-γ⁺CD8⁺ T 细胞的比例，降低调节性 T 细胞的频率与抑制能力，而未广泛影响其他免疫群体，肿瘤 MHC-I 表达显著上调，另一个肝癌模型中结果一致。在 Zfp683⁻ᐟ⁻ 小鼠中，αPD-L1 单药与联合治疗的抗肿瘤效果均被消除。为直接检验 NK 细胞内在 GITR 信号的必要性，研究团队向 NK 缺陷的 Nfil3⁻ᐟ⁻ 小鼠过继输注经基因编辑的 NK 细胞，输注对照 NK 细胞的小鼠肿瘤控制优于输注 GITR 敲除 NK 细胞的小鼠。在患者来源的离体肿瘤类器官培养体系中，αPD-L1、GITR 激动剂与 COTL1high NK 细胞三者联合显著降低 Ki-67、增加剪切型 caspase-3 并上调 tsMHC-I，而单用 αPD-L1 未见此效应。跨癌种分析显示，COTL1high NK 细胞特征评分与多数实体瘤较好的生存相关；在肺腺癌与转移性黑色素瘤的免疫治疗队列中，tsMHC-I 受损的应答者该评分更高。

综上所述，此研究提示在tsMHC-I 受损的肿瘤中，COTL1high NK 细胞通过接收 PD-L1⁺ 巨噬细胞提供的 GITRL 信号维持 IFN-γ 产生，进而上调肿瘤 MHC-I、支撑随后的 CD8⁺ T 细胞应答；PD-1/PD-L1 通路对该环路起负向调节作用，阻断后可释放 GITR 下游信号。将 GITR 激动剂与抗 PD-1/PD-L1 治疗联合，或可为抗原呈递受损、对 ICB 耐药的肿瘤提供一条可选的干预路径。

阅读原文