过继性细胞疗法（ACT）充分利用了CD8+ T细胞（CTL）识别和消除肿瘤的潜力。但实体肿瘤对ACT疗法的反应仍然有限。T细胞的寿命、持续性和功能性是T细胞基础疗法的关键决定因素，T细胞产品的表型会对治疗效果产生深远影响。实际上，体外扩增过程中产生的功能失调状态会损害T细胞输注后在患者体内的存活率和持久性，而代谢可塑性的丧失则阻碍了T细胞在敌对的和免疫抑制的肿瘤微环境（TME）中的适应和生存能力。在这种情况下，保持T细胞处于较低分化状态并在体外生产及输注后保持其可塑性和适应性，可能具有更强的的治疗效果。
最近，染色质重塑因子成为小鼠和人CD8 + T细胞分化的主要调节因子，这表明CTL的表观遗传重编程可以打破其肿瘤内适应性，并改善对免疫治疗的应答。在这方面，赖氨酸特异性组蛋白去甲基化酶1 A（LSD1）可能具有独特的治疗潜力，因为LSD1在几种癌症中高度表达，并且具有调节耗竭的CTL和抗肿瘤免疫的能力。
在这里，作者团队报告了LSD1在直接调节CTL分化、功能和抗肿瘤反应中的作用，提供了证据表明通过抑制LSD1的体外表观遗传重编程（LSD1i）可以降低分化程度并改善T细胞耗竭，最终增强它们体内持续性和抗肿瘤活性。合理设计的抗PD-L1和LSD1i疗法联合应用可使患者完全根除肿瘤并实现长期无瘤生存。研究表明，LSD1可以被认为是微调CTL功能和适应性维持的可行靶点，将CTL表观遗传调整与抗肿瘤监测联系起来。这为新一代免疫疗法铺平了道路。
在研究的开始，作者团队首先通过测试针对染色质修饰酶的表观遗传药物对CTL激活的影响，发现LSD1抑制剂能够促进CTL向具有中心记忆表型（TCM）的分化，表现为CD44highCD62Lhigh，并可以减少短寿命终末效应CTL（TEFF）的频率，同时在LSD1i处理的CTL中观察到了对TCM形成至关重要的转录因子Eomes的显著上调，这也表明LSD1在CTL分化中扮演着独特角色，可以通过LSD1抑制剂调节CTL分化，从而增强其体内持续性，这为接下来LSD1i在体外T细胞培养中的应用提供了进一步研究的动力。
图1中的内容展示了LSD1抑制剂（LSD1i）对CTL的影响，特别是在体外诱导记忆型转录特征方面。研究发现，LSD1i处理的CTL与未处理的CTL（CTR-CTL）相比，有138个差异表达基因（DEGs），其中44个下调，94个上调。这些上调的DEGs包括与长期记忆细胞标记物（如Sell和Il15）、记忆稳态的关键转录因子Eomes，以及与记忆T细胞形成相关的Ccr10和Klrc1基因。LSD1i还调节了与CTL增殖和存活正相关的基因，以及负调控凋亡的基因。转录分析显示LSD1i显著上调了与T细胞迁移和细胞骨架重塑相关的基因，暗示着LSD1i-CTL可以在肿瘤部位更好地募集。研究人员通过实时PCR进行了验证，从而确认了与记忆相关的基因上调和促进效应功能的基因下调，支持了LSD1i诱导的记忆样特征。更重要的是，这些基因在用不同的不可逆LSD1i处理CTL时也显示出类似的调节模式。这些数据表明，LSD1的遗传和药理抑制在CTL中产生了相似的转录结果。
在体外实验中，通过多参数流式细胞术证实了LSD1抑制剂（LSD1i）能够促使CTL倾向于记忆型表型。LSD1i处理的CTL显示出记忆相关标志物如CD62L和CD127的表达增加，导致与未处理的CTL相比，LSD1i-CTL中具有中心记忆（TCM）表型的细胞增多，而短效终末效应细胞（TEFF）减少。LSD1i还提高了与记忆相关的转录因子Eomes的水平，降低了效应相关转录因子Tbet以及效应细胞因子（如IFNγ）和细胞毒性分子（如Granzymeβ和Perforin）的产生。LSD1i处理的CTL显示出线粒体活性增强，具有更高的氧气消耗率和呼吸链复合体活性，这是记忆T细胞的代谢特征。这些数据表明LSD1i促使CTL向记忆表型转变，并提高其代谢适应性，可以在恶劣条件下提高功能性。LSD1i处理的CTL与未处理的CTL相比，PD-1表达显著下降，这也可以减轻肿瘤微环境中的耗竭。研究还发现，LSD1i应在CTL激活期间提供，以正面影响CTL表型，而多种LSD1抑制剂均能刺激CD8+ T细胞群体中的记忆表型，并上调Eomes、下调PD-1，进一步证实了LSD1在调节CTL命运中的独特作用。
图2中的内容展示了LSD1抑制剂（LSD1i）在体外对CTL的治疗增强效果。研究发现，与对照组（CTR-CTL）相比，经LSD1i处理的CTL（LSD1-ACT）在体内显示出更强的记忆表型和PD-1下调，这使得它们能更好地适应免疫抑制性的肿瘤微环境（TME），持久存在并有效控制肿瘤。具体来说，LSD1i处理的CTL在肿瘤浸润免疫细胞中的比例显著增加，这可能是由于它们迁移和作为记忆细胞存活的能力得到改善。通过t-SNE分析确认了LSD1i-CTL与CTR-CTL在表型上有显著差异，并识别出两个CTL群：CL1以高PD-1和低IFNγ水平为特征，在CTR-CTL中过度表达；而CL2以低PD-1和高IFNγ表达为特征，在LSD1i-CTL中特异富集。此外，LSD1i-CTL在TME中的线粒体活性更高，表明它们能更好地应对TME的代谢限制。这些特性使得LSD1-ACT在控制肿瘤方面更有效，且没有观察到不良反应（例如体重变化）。有趣的是，LSD1i-ACT处理的肿瘤中，无论是肿瘤特异性（Vβ5.2+）还是旁观者（Vβ5.2−）CTL，都表现出较少的耗竭表型。最后，使用针对gp100抗原的pmel-1 TCR转基因小鼠的T细胞进行的实验也证实了LSD1i处理能够改善CTL的抗肿瘤反应，即使在免疫原性较差和未经操作的实体瘤中也能实现更有效的急性肿瘤减负。
图3中的内容展示了LSD1抑制剂（LSD1i）在体外对人类嵌合抗原受体T细胞（CAR-T细胞）治疗效力的改善作用。研究发现，LSD1i能够显著上调CD62L的表达，并在长期培养条件下诱导人类CTL表现出较少分化的表型。在与对照组相比的实验中，LSD1i处理的CAR-T细胞显示出更少分化的表型，具有增加的中心记忆T细胞（TCM）和类似初始T细胞的频率，同时减少的终末效应T细胞（TEFF）以及增强的CAR表达，这些都是CAR-T细胞治疗效力的内在决定因素。此外，LSD1i处理的CAR-T细胞在与肿瘤细胞共培养后显示出更高水平的HLA-DR，表明其具有增强的肿瘤特异性抗肿瘤功能。在与神经母细胞瘤（SHSY5Y）和髓母细胞瘤（D341）的长期共培养实验中，LSD1i处理的CAR-T细胞显示出比控制CAR-T细胞更好的抗肿瘤活性，特别是在效应细胞与靶细胞比例较低时（1:2和1:4）。最后，研究还探讨了LSD1i是否能够改善从转移性黑色素瘤患者体内分离的CTL的功能障碍状态，结果表明LSD1i增加了较少分化的类似初始T细胞的频率，并显著降低了PD-1的表面表达水平，证实了LSD1i可以在体外用于改善癌症患者CTL的质量，以用作ACT产品。
图4中的内容揭示了LSD1抑制剂（LSD1i）在体外对T细胞和肿瘤之间PD-1/PD-L1通路的影响。尽管LSD1i处理的CTL（LSD1i-CTL）在短期内显示出对肿瘤控制的改善，但在过继转移后第14天，与对照组相比，LSD1i-CTL并未表现出显著的长期益处，反而在LSD1i-CTL中观察到更多的PD-1high CD44low和PD1+IFNγ-“耗竭”CTL，表明LSD1i诱导的重编程效果并不持久。通过Ingenuity Pathway Analysis (IPA)分析，发现IFNγ反应途径及其上游调节因子Sox4和IL12被显著激活，尽管LSD1i-CTL中观察到Ifng基因转录本的整体减少。此外，LSD1i-CTL在重新刺激后产生的IFNγ量更高，尽管其细胞毒性能力与对照组相似。IFNγ水平的升高对肿瘤细胞有双重作用：一方面，它使肿瘤细胞对杀伤敏感，另一方面，它诱导肿瘤微环境中PD-L1的上调，从而促进PD-1信号传导，降低CTL的效应功能。实验观察到，与LSD1i-CTL共培养的B16-OVA肿瘤细胞上PD1和PDL1的上调与LSD1i-CTL产生的IFNγ直接相关。这些结果表明，LSD1i通过IFNγ强化了T细胞和肿瘤之间的PD-1/PD-L1通路，这可能是LSD1i在体外提供的功能性优势丧失和随后缺乏长期肿瘤免疫监视的原因。
图5中的内容展示了LSD1抑制剂（LSD1i）结合抗PD-L1疗法在促进长期抗肿瘤反应和建立免疫监视方面的效果。研究发现，与单独使用对照ACT或抗PD-L1疗法相比，LSD1i-ACT与抗PD-L1疗法的联合应用在B16-OVA黑色素瘤模型中显著减少了肿瘤生长，并且这种组合疗法显著提高了荷瘤小鼠的长期生存率。此外，经过LSD1i-ACT和抗PD-L1联合治疗的小鼠在重新挑战B16-OVA肿瘤时显示出肿瘤特异性免疫记忆，即在治疗后20天没有肿瘤生长。在生存下来的小鼠中，组合疗法增加了肿瘤特异性CTL的浸润，显著降低了表达PD-1或TIM3抑制性受体的耗竭CTL的百分比，从而产生了比单一疗法更多的功能性肿瘤特异性CTL。
图6中的内容展示了全身性LSD1抑制剂（LSD1i）在体内如何促进记忆样CTL向肿瘤内部的浸润，并增强抗PD-L1疗法的效果。在BP黑色素瘤模型中，系统性给予LSD1i（DDP_38003）能够促进CTL向肿瘤内部的浸润，并增加Eomes的表达、提高CD44highCD62Lhigh记忆细胞的比例以及降低PD-1的表达水平。尽管单独使用LSD1i并未改变BP肿瘤的生长动力学，但当与抗PD-L1疗法联合使用时，相比于单一疗法，这种组合疗法在没有不良毒性的情况下实现了更好的肿瘤控制，并降低了免疫浸润CD11b+CD45+细胞上PD-L1的表达。此外，当LSD1i与另一种免疫检查点抑制剂（如αTIM3）联合使用时，并未观察到任何治疗效果的提升，这支持了LSD1i和抗PD-L1联合疗法的特异性。
总的来说，本文研究了赖氨酸特异性组蛋白去甲基化酶1A（LSD1）在调节CD8+ T细胞（CTL）分化、功能和抗肿瘤反应中的作用，并发现LSD1抑制剂（LSD1i）能够通过体外表观遗传重编程，促使CTL表现出记忆细胞特征，增强其持久性和抗肿瘤活性。并且通过研究发现，LSD1i处理的CTL在体内外模型中显示出改善的代谢适应性和减少的衰竭迹象，与抗PD-L1疗法联合使用时，能够显著提高过继性T细胞疗法（ACT）的疗效，减少肿瘤生长，并在黑色素瘤模型中实现长期的无瘤生存。这些结果表明LSD1是一个可操作的靶点，用于微调CTL的功能和适应性，将CTL的表观遗传调整与抗肿瘤监视联系起来，为新一代免疫疗法的开发提供了新的策略。
