CD28蛋白的介紹之從免疫疾病靶點到T細胞耗竭指標

CD28蛋白的激活對細胞可以產生重要的影響。以T細胞為例，T細胞受體（TCR）活化可以誘導CD28附近局部Ca²⁺濃度增加，Ca²⁺直接可以促進CD28的開放和信號傳導。TCR，Ca²⁺和CD28一起形成正向反饋，顯著放大T細胞信號傳導，從而提高T細胞對抗原的敏感性。TCR和CD28信號的傳導主要通過CD28的細胞質內41個氨基酸胞質區來發揮作用。胞質區包含富含酪氨酸為基礎的活性結合域，這些結合域可以和蛋白激酶或者結合蛋白反應影響T細胞的活動。例如，在這個過程中會調節IL-2基因的表達。因此，CD28共刺激會導致廣泛的轉錄變化。CD28通過磷酸化、轉錄信號傳導、新陳代謝以及產生關鍵細胞因子等活動會對細胞長期擴增和分化產生重要影響。

01 CD28蛋白-免疫疾病重要靶點

骨髓基質細胞、漿細胞、中性粒細胞和嗜酸性粒細胞以及各類免疫細胞表面都表達CD28。CD28被認為是許多現代疾病，特別是一些免疫疾病的關鍵治療靶點。作為T細胞表面的共刺激信號，T細胞表面的CD28尤其受人關注。CD28作為共刺激信號使其成為調節效應T細胞和Treg細胞功能的靶點之一。

人體內T細胞活化需要兩個信號：一個是來自TCR的主要抗原誘導信號，另一個是來自共刺激受體的次要信號。研究最多的共刺激受體是CD28，它在T細胞活化中具有至關重要的功能。在沒有CD28信號傳導的情況下，僅TCR信號傳導誘導T細胞進入一種無能狀態，在這種狀態下，T細胞對抗原失去進一步的反應，免疫應答的功能會受到一定的限制。因此，CD28可以作為免疫疾病的靶點。例如，CD28和CTLA4（CD152）具有高度的同源性，并競爭相同的配體。CTLA4可以與CD28競爭配體，并抑制效應T細胞的反應，但CTLA4比CD28有更高的親和力。APC表面的CD80及CD86可以與T細胞表面的受體CD28蛋白結合，給與初始T細胞活化的信號，產生刺激效應。根據這個原理，科學家將可溶性CTLA4結合域與immunglobulin部分片段合成蛋白CTLA4Ig。CTLA4Ig藥物已被證明能有效改善類風濕性關節炎和幼年特發性關節炎的癥狀，也可以降低腎移植術的急性排斥反應。CTLA4Ig在一項針對尋常型銀屑病患者的I期試驗中也顯示了臨床療效。另一種阻斷CD28信號是AB103（p2TA），它也可以阻止CD28向下游傳遞信號[1]。

02 CD28蛋白-可作為T細胞耗竭指標
根據以上CD28蛋白靶點的臨床應用是否可以說明CD28蛋白可以作為免疫細胞殺傷力的一個指標？在細胞治療過程中有什么啟示？

據報道，自身炎癥和自身免疫性疾病患者中CD4⁺CD28^-T細胞會增加，如多發性硬化癥和類風濕性關節炎。CD4⁺CD28^-T細胞會在受自身免疫過程影響的組織中浸潤。CD4⁺CD28^-細胞在多種情況下也會升高，包括急性冠狀動脈綜合征、慢性腎移植排斥反應和巨細胞病毒感染。這可能是和CD28刺激產生干擾素和細胞毒性蛋白穿孔素和顆粒酶B有相關性，人體為了減少機體的應激反應進一步減少CD28蛋白的表達。2023年的一篇報道，Huang Y等人[2]發現T細胞終末期的分化伴隨著CD28表達的減少。CD28表達減少可以作為T細胞耗竭的一個指標。CD28^-T細胞亞型的增多伴隨著病情的惡化。另一方面，急性髓細胞白血病（AML）患者研究中發現病情的好轉伴隨著CD28⁺T細胞亞型的增多。CD107a是 NK 細胞脫顆粒的標志物，NK 細胞的殺傷活性和CD107a表達水平顯著相關。CD107a 分子檢測可反映 NK 細胞活性。另外，INF-γ也被看做是T細胞脫顆粒能力的一個特征。CD107a和INF-γ都可以看做是T細胞脫顆粒能力的的指示指標。AML患者CD28⁺和CD28^-T細胞亞群CD107a和INF-γ指標做檢測，可以看出CD28⁺的T細胞CD107a的表達和INF-γ的分泌都優于CD28^-的T細胞（Figure A）。
 

Figure A：CD28⁺/CD28^-的T細胞CD107a的表達和INF-γ的分泌對比

對CD4⁺的T細胞和CD8⁺的T細胞而言也是如此。體外對AML患者的CD4⁺的T細胞和CD8⁺的T細胞分別刺激。結果發現CD4⁺的T細胞或CD8⁺的T細胞，CD28⁺細胞的殺傷功能都優于CD28^-的細胞（FigureB/C/D/E）。Figure D/E 通過PMA/Ionomycin刺激來消除CD28^-的影響。PMA/Ionomycin可以通過激活PKC的促進T細胞的活化，激活下游眾多的蛋白激酶的磷酸化，形成級聯反應，導致許多蛋白的表達，包括CD107a和INF-γ。從Huang Y等人研究的的這些數據表明，CD28蛋白在缺失的情況下，CD4⁺CD28^-或者CD8⁺CD28^-仍然可以釋放INF-γ或表達CD107a。但CD28蛋白的缺失降低了T細胞對外界環境的應激反應，也可以說CD28的缺失與T細胞功能損傷相關。因此，CD28缺失的T細胞可以被認為是耗竭T細胞的一個亞群。
 

Figure B：CD4⁺T細胞在 CD3單抗和CD28單抗刺激后CD107a和INF-γ表達比較。
Figure C：CD8⁺T細胞在 CD3單抗和CD28單抗刺激后CD107a和INF-γ表達比較。
Figure D ：CD4⁺T細胞在PMA/Ionomycin刺激后CD107a和INF-γ表達比較。
Figure E ：CD8⁺T細胞在PMA/Ionomycin刺激后CD107a和INF-γ表達比較。

從外周血、骨髓或臍血中分離出的單個核細胞可以在CD3, CD28 單克隆抗體以及多種細胞因子存在的條件下，經過一定時間培養可以獲得大量增殖的 T淋巴細胞。同立海源專注細胞治療和基因治療領域，抗人CD28單克隆抗體（GMP-TL102）作為同立海源的GMP級明星產品，可以在CD28蛋白功能驗證、靶點藥物開發以及T淋巴細胞的活化擴增過程中發揮重要作用。
 

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參考文獻：
[1]Esensten, Jonathan H et al. “CD28 Costimulation: From Mechanism to Therapy.” Immunity vol. 44,5 (2016): 973-88. doi:10.1016/j.immuni.2016.04.020

[2]Huang Y, et al. (2023) Loss of CD28 expressionassociates with
severe T-cell exhaustion in acute myeloid leukemia.Front. Immunol. 14:1139517.doi: 10.3389/fimmu.2023.1139517