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3 · 第1學期免疫學適應性免疫

T細胞

T Cells

難度 3 · 進階immunology想做成互動版

T 淋巴球是適應性免疫的執行主力,其多樣化的亞群與高度精密的活化機制構成了抗感染、抗腫瘤與自體耐受的核心。本節聚焦 TCR 訊號傳導、胸腺選擇的分子機制、效應子亞群的可塑性,以及近年來臨床轉譯的熱點議題。

TCR 結構與訊號傳導

αβ TCR 由 α、β 兩鏈異二聚體構成,本身缺乏胞內訊號區,需與 CD3 複合體(CD3γε、CD3δε、CD3ζζ)共同組裝。TCR 接合 pMHC 後,Lck(連接於 CD4 或 CD8 共受體)磷酸化 CD3 ITAMs → ZAP-70 被召集並活化 → 磷酸化 LAT 與 SLP-76 支架蛋白 → 下游分歧為三條主要路徑:(1) PLCγ1 → IP3/DAG → Ca²⁺ 釋放 + PKC 活化 → NFAT/NFκB 轉錄活化;(2) Ras-MAPK → AP-1;(3) PI3K-Akt-mTOR → 代謝重編程(Smith-Garvin et al., 2009, Annu Rev Immunol)。

TCR 的「動力學校對模型」(kinetic proofreading, McKeithan 1995)解釋了微弱差異的 pMHC 如何被區分——只有停留時間足夠長的 pMHC 才能完成整套磷酸化級聯。近年單分子研究(Huang et al., 2013, Nature)揭示「catch bond」現象:agonist pMHC 在力學拉伸下反而結合更緊,這可能是 TCR 區辨自我 vs. 非自我的物理機制。

胸腺選擇的分子細節

胸腺皮質上皮細胞(cTEC)表達特殊的 proteasome 亞基(β5t, thymoproteasome)與 TSSP、cathepsin L,產生獨特的 MHC I 胜肽組合——這些「胸腺專屬胜肽」驅動正選擇,確保成熟 T 細胞具備適度的自身 MHC 親和力(Takahama et al., 2017, Nat Rev Immunol)。髓質的 mTEC 表達 AIRE(autoimmune regulator)轉錄因子,促發組織特異性抗原(tissue-restricted antigens, TRAs)的「異位表達」(如胰島素、甲狀腺球蛋白),使自體反應性 T 細胞得以被負選擇或轉為 tTreg。AIRE 缺陷導致 APECED/APS-1 症候群,以多發內分泌自體免疫為特徵。

CD4 效應子亞群與可塑性

經典的 Th1/Th2/Th17/Treg/Tfh 分類建立在 master regulator 轉錄因子與簽章細胞激素上(T-bet/IFN-γ、GATA3/IL-4、RORγt/IL-17、FoxP3/TGF-β-IL-10、Bcl-6/IL-21)。然而單細胞轉錄組學(scRNA-seq)揭示了顯著的「中間態」與可塑性——例如在慢性炎症中 Th17 可轉變為「exTh17」並表達 T-bet/IFN-γ(Hirota et al., 2011, Nat Immunol),Treg 在發炎環境下也可能失去 FoxP3 而轉為促發炎表型(fragility, Zhou et al., 2009, Nat Immunol)。此可塑性具有臨床意義:在 IBD、多發性硬化症中,病理性 T 細胞的表型轉換可能是治療靶點。

CD8 T 細胞:效應、記憶與衰竭

效應 CD8 T 細胞在急性感染中透過 perforin/granzyme B 與 FasL 途徑毒殺標的細胞。轉錄層面上 T-bet 與 Eomes 調控效應功能;Blimp-1 驅動終末分化,Tcf1 維持幹細胞樣記憶前驅池。慢性感染或腫瘤微環境中 CD8 T 細胞進入「exhaustion」狀態——漸進式失去 IL-2→TNF→IFN-γ 分泌能力,共表達多種抑制受體(PD-1、TIM-3、LAG-3、TIGIT),轉錄上由 TOX 驅動(Khan et al., 2019, Nature)。PD-1/PD-L1 checkpoint inhibitor(nivolumab、pembrolizumab)的療效證實了 exhausted T 細胞的可逆性,開啟了腫瘤免疫治療的新紀元(Sharma & Allison, 2015, Science)。

γδ T 細胞

Vγ9Vδ2 T 細胞辨認磷酸抗原(phosphoantigens, 如 HMBPP、IPP),透過 BTN3A1/BTN2A1 呈現,不受 MHC 限制。組織定居型 γδ T 細胞(如皮膚 Vγ5、腸道 Vγ7)作為第一線防禦,近年被視為潛在的「同種異體」CAR-T 療法平台。

臨床轉譯

(1) CAR-T 療法:CD19 CAR-T(tisagenlecleucel、axicabtagene)在 B 細胞淋巴瘤/白血病中取得突破性療效。(2) TCR-T 療法:針對 NY-ESO-1、MAGE-A3 等腫瘤抗原。(3) Checkpoint inhibitors:已批准用於黑色素瘤、NSCLC、RCC 等多種癌症。(4) 自體免疫:抗 CD3 單抗(teplizumab)延緩第一型糖尿病發病(Herold et al., 2019, NEJM)。

爭議與前沿

TCR repertoire 的「公共」vs「私有」序列分佈、腫瘤浸潤 T 細胞(TIL)的 bystander vs. tumor-specific 比例、Treg 在腫瘤中的雙重角色(抑制抗腫瘤 vs. 保護組織),都是當前熱點。組織定居記憶 T 細胞(TRM)的長期維持機制、以及黏膜 T 細胞免疫與疫苗設計的關聯,亦為未來研究重心。

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