淺談組織特異性Treg (一) 腦駐留Treg細胞

2021-01-21 德國美天旎生物
調節性T細胞(Treg)除了在外周血內存在,對免疫反應發揮抑制性調節作用之外,越來越多的研究表明,在如小腸、皮膚等多種組織內存在Treg (Tissue-resident Treg)。這些特定組織形成獨特的「功能微環境」,也為身處該環境的Treg帶來了組織標籤,如腦駐留Treg表達有神經系統特定基因Htr7,這通常是5-羥色胺受體的編碼基因【1】;組織內駐留Treg也會具有不同的表型、代謝需求,如不同於外周血循環Treg對IL-2的需求,組織駐留Treg不依賴於IL-2,但IL-7和IL-33對其體外長期生存和基因、功能穩定發揮重要作用【2,3】。組織駐留Treg在組織穩態和重塑方面發揮更為突出的作用。了解組織特異性駐留Treg細胞,對於當前以工程改造免疫細胞用於自身免疫疾病的細胞療法開發意義深遠:充分利用其組織特異性,根據實際需求改造出可靶向特定組織且具有組織修復功能或是高效遷移入淋巴器官恢復免疫耐受功能的工程化Treg。

腦損傷或神經退行性疾病的發生後小膠質細胞介導神經炎症發生,血腦屏障功能受損,內皮細胞釋放大量炎性細胞因子募集外周免疫細胞浸入腦實質引發次級損傷。有大量基於動物模型的文獻表明,過繼性輸入體外擴增的Treg可對腦缺血引起的腦損傷及次級損傷有明顯的緩解作用【4,5】。但腦內是否駐留有Treg,來源於胸腺發育的自然Treg (natural Treg, nTreg)還是誘導性Treg (Induced Treg, iTreg)? 關於小膠質細胞是腦組織內免疫細胞的結論長久以來充滿爭議,那麼其與小膠質細胞又有何關聯?這些問題在最近一期Cell得到了答覆,該文首次證實了人和小鼠腦內保守性地存在的一群腦特異性CD4 Treg,明確了外周血存在的與腦特異性Treg的表型差異,揭示後者浸入腦組織的機制及其在出生後小鼠腦小膠質細胞發育中的關鍵作用【6】。

小膠質細胞被認為是駐留於腦組織內的免疫細胞,為腦組織提供固有免疫監測、炎性反應和組織修復的功能;小膠質細胞對神經元成熟的促進貢獻體現在「 synaptic pruning」,即將過多未形成突觸的突起」修剪「除去;小膠質細胞在胚胎期末數量達到頂峰,出生後逐漸減少但開始成熟,大約出生後8周數量趨於穩定且功能成熟。正常小鼠腦基底膜內存在腦駐留CD4 T細胞,經過定量大約有2000個CD4 T,其中Treg的比例為7.5%(高於外周血內5%的比例)。腦駐留CD4 T與外周血來源細胞最顯著的表型差異在於腦駐留CD4+ T細胞中缺乏Naïve亞群但具備CD69+ CD4亞群的擴增;除CD69,腦駐留Treg比外周來源Treg還高表達了CTLA-4,ICOS等激活標記物。通過共生實驗發現,腦駐留CD4+ T細胞從外周血而來,初期均為CD69-後轉變為CD69+並且該轉變過程為瞬時, 激活的常規CD4+T(Tconv)細胞和Treg較未激活的同類細胞均表現出更高的轉化效率;CD69-CD4+ T細胞在腦組織內的存留時間約為2-3周,遠遠短於CD69+CD4+ T細胞;結合多種方法學驗證,認為腦駐留CD4 T細胞的標記物為CD4+CD69+.在研究外周血CD4 T細胞如何進入腦組織的機制時利用Nur77-GFP轉基因小鼠,發現CD4+T細胞進入腦組織必須以激活態作為前體條件,但進入腦組織後的CD4 Tconv不再依賴TCR的功能和抗原的存在;但CD4 Treg則有賴於腦內特異性抗原的持續存在。MHC-II 敲除小鼠表型與胸腺發育抑制小鼠表型一致,可觀察到外周血和腦組織內CD4+T細胞缺乏。通過對比野生型小鼠和MHC-II敲除小鼠小膠質細胞單細胞測序結果發現,MHC-II敲除小鼠腦內小膠質細胞轉錄表達譜滯留於非成熟階段。形態學分析,MHC-II敲除小鼠小膠質細胞形態呈樹突細胞樣。同時,神經元存在大量未成熟的細長突起,這是小膠質細胞功能障礙的顯著標誌,在多種人神經系統疾病中均可見,如唐氏症候群和雷特綜合症。對轉基因小鼠的行為學分析印證了小膠質細胞的相關功能:MHC-II敲除小鼠出現焦慮性行為、空間學習記憶和條件性學習能力顯著下降的表現。
獲取成熟小膠質細胞並開展腦駐留Treg研究,離不開溫和可靠的成年鼠腦解離。基於Adult Brain Dissociation kit和gentleMACSTM Octo八通道組織解離器的最優解離方案:美天旎提供用於Treg核內標記物流式鑑定的多種抗體試劑盒,包含的核轉錄因子標記緩衝液令核內標記流式分析輕鬆高效:Anti-T-bet, human and mouse (REA102)Anti-Helios, human and mouse (REA829)Anti-FoxP3, mouse (REA788)

參考文獻:

【1】Ito M. et al. Nature (2019): 565, 246-250

【2】Gratz, I. K. et al. J. Immunol. (2013): 190, 4483–4487

【3】Vasanthakumar, A. et al. Nat. Immunol. (2015) 16, 276–285

【4】Mao L. et al. Brain (2017) 140, 7:1914-1931

【5】Liesz A. Nat. Med. (2009)15, 192-199

【6】Pasciuto E. et al. Cell, (2020)182:1-16

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