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董晨团队揭示记忆滤泡辅助T细胞形成新机制

2023年12月4日,《Journal of Experimental Medicine》杂志在线发表了董晨课题组题为“A novel memory-like Tfh cell subset is precursor to effector Tfh cells in recall immune responses”的研究论文。该研究系统性地描述了一个新型记忆滤泡辅助T细胞的转录特征、发育过程以及调控机制。

2008年,董晨课题组首次提出滤泡辅助T(Tfh)细胞为一群独立的CD4 T细胞亚群。随后在2009年,他们和其它课题组共同独立发现BCL6是调控Tfh细胞的关键转录因子。由于Tfh细胞对生发中心(germinal center)形成,以及B细胞发育成熟和高亲和力抗体分泌具有关键作用,因此一直以来都是T细胞研究领域的热点。然而,对记忆Tfh细胞的定义和调控机制至今仍存在较大的争议。

在这项研究中,研究人员通过对高表达BCL6的Tfh细胞进行单细胞测序分析,发现除了高表达PD-1的效应性Tfh细胞亚群外,还存在一群高表达CD62L但低表达PD-1的Tfh细胞亚群。CD62L阳性的Tfh细胞亚群具有与PD-1效应Tfh细胞亚群不同的转录组特征,其高表达与记忆T细胞和干细胞相关的基因,同时下调与细胞凋亡、糖酵解等相关的基因表达水平。

通过对抗原免疫后小鼠的不同时间点进行追踪,研究人员发现随着时间的推移,CD62L阳性的Tfh细胞比例逐渐上升,暗示其可能是记忆Tfh细胞的前体。然而,与传统记忆细胞是由效应细胞分化而来的观点不同,CD62L阳性Tfh细胞在T细胞活化早期与PD-1阳性Tfh细胞同时产生。利用IL21 fate-mapping小鼠和单细胞RNA velocity分析,研究人员发现CD62L阳性Tfh细胞的发育独立于PD-1阳性Tfh细胞。进一步对两种Tfh细胞亚群的TCR进行分析显示,尽管存在一定的TCR序列偏向性,但两者具有高度重叠的TCR序列,因此研究人员认为这两种Tfh细胞亚群是由相似的T前体细胞分化而来。

通过体外结合实验表明,与B细胞形成结合体的Tfh细胞高表达PD-1,但几乎不表达CD62L。免疫荧光结果显示,与PD-1阳性Tfh细胞相比,CD62L阳性Tfh细胞在生发中心中的比例相对较低。研究人员推测,由于其高表达与细胞迁移相关的基因,在其发育后期会向外周循环迁移,而非持续驻留在生发中心中与B细胞相互作用。

CD62L阳性Tfh细胞具有更强的长期存活能力,在过继转输到新的受体小鼠中,相比PD-1阳性效应Tfh细胞,能够维持其自身长期存活。并在新的抗原刺激下,可以迅速分化出大量的效应Tfh细胞,以支持快速特异的二次免疫反应。值得一提的是,有观点认为中央记忆T细胞(Tcm)细胞是记忆Tfh细胞的主要组成部分,然而通过比较Tcm细胞与CD62L阳性Tfh细胞在二次免疫反应中的表现可知,CD62L阳性Tfh细胞可以在二次免疫反应中高效分化出更多的效应Tfh细胞,同时维持其自身Tfh细胞的特征,提供比Tcm更有效的辅助B细胞和抗体生成的能力。

最后,研究人员通过转基因小鼠和抗体阻断实验,分别证明了转录因子Klf2和IL7信号通路对于CD62L阳性Tfh细胞的形成至关重要。


西湖大学医学院董晨院士为本文通讯作者,清华大学免疫学研究所已毕业博士生冯晗为本文的第一作者,其他参与人员包括清华大学免疫研究所和北京大学BIOPIC的实验室成员。本研究得到了来自国家自然科学基金委员会,国家重点研发项目,新基石科学基金会,上海市科学技术委员会等多个项目的支持。

原文链接:https://doi.org/10.1084/jem.20221927

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