在2013年4月25日出版的《自然》雜誌上,清華大學醫學院祁海教授課題組發表了題為「Follicular T- helper cell recruitment governed by bystander B cells and ICOS-driven motility」的研究論文,首次揭示了ICOS共刺激分子直接控制T淋巴細胞在體內遷移運動的新功能,為理解體液免疫調節提供了新線索。清華大學醫學院博士生徐和平是文章的第一作者。
體液免疫應答是機體在感染病原後產生保護性抗體的生物學過程,是當前多數保護性疫苗發揮作用的基礎。產生抗體的B淋巴細胞在體內並不獨立工作,而是需要通過與另一種白細胞(CD4型輔助T淋巴細胞)互動而獲得信號,並在被稱作「濾泡區」和「生發中心」的淋巴組織微環境中成熟後才能行使功能。CD4型輔助T淋巴細胞有功能各不相同的數個亞群。其中,專門促進B細胞免疫應答叫做濾泡性輔助T細胞,它們分布在濾泡和生發中心。這類T細胞如何發育而來目前還不清楚。這個問題是當前抗感染免疫研究的焦點之一,也是細胞免疫學的一個重要課題。ICOS是個經典的T細胞共刺激分子,可以通過激活PI3K信號促進T細胞活化。ICOS先天缺陷可導致體液免疫缺陷(普通變異型免疫缺陷症,Common Variable Immunodeficiency)。過去的研究顯示ICOS在濾泡性輔助T細胞上表達水平很高,人們因此普遍假設ICOS信號可能通過誘導關鍵轉錄因子來誘導T細胞獲得分布到濾泡及生發中心的能力。
通過使用多種基因工程小鼠模型,結合經典細胞免疫學手段與雙光子在體內實時成像技術,祁海小組的研究顯示,ICOS通過PI3K信號誘導細胞偽足發生,促進T細胞在體內的持續性運動能力。在淋巴器官濾泡區,B細胞組成性表達 ICOS的配體(ICOSL),從而通過持續刺激ICOS信號使T細胞能夠有效遷移到濾泡區。因此,ICOS信號在體內其實可以直接控制T細胞運動能力,直接決定它們在濾泡區組織中的遷移與分布。這些結果對通行的濾泡輔助T細胞亞群分化理論提出了挑戰,為T細胞發育與微環境關係的研究開闢了新途徑,也為將來利用濾泡輔助T細胞改進抗體疫苗打下基礎。另外,由於ICOS分子與很多病理炎症過程相關,ICOS調控T細胞運動的新機制也為研究T細胞亞群在炎症中的作用提供了新思路。
祁海教授一直致力於研究免疫應答中的細胞動態與調節,尤其關注對體液免疫保護至關重要的多細胞交互作用機制。繼2006年在《科學》揭示B細胞受樹突狀細胞活化和2008年在《自然》報導SAP分子調控T-B細胞相互作用之後,這一新成果是他對該領域研究的又一重要貢獻。(生物谷Bioon.com)
Follicular T-helper cell recruitment governed by bystander B cells and ICOS-driven motility
Heping Xu, Xuanying Li, Dan Liu, Jianfu Li, Xu Zhang, Xin Chen, Shiyue Hou, Lixia Peng, Chenguang Xu, Wanli Liu, Lianfeng Zhang & Hai Qi
Germinal centres support antibody affinity maturation and memory formation1. Follicular T-helper cells promote proliferation and differentiation of antigen-specific B cells inside the follicle. A genetic deficiency in the inducible co-stimulator (ICOS), a classic CD28 family co-stimulatory molecule highly expressed by follicular T-helper cells, causes profound germinal centre defects, leading to the view that ICOS specifically co-stimulates the follicular T-helper cell differentiation program. Here we show that ICOS directly controls follicular recruitment of activated T-helper cells in mice. This effect is independent from ICOS ligand (ICOSL)-mediated co-stimulation provided by antigen-presenting dendritic cells or cognate B cells, and does not rely on Bcl6-mediated programming as an intermediate step. Instead, it requires ICOSL expression by follicular bystander B cells, which do not present cognate antigen to T-helper cells but collectively form an ICOS-engaging field. Dynamic imaging reveals ICOS engagement drives coordinated pseudopod formation and promotes persistent T-cell migration at the border between the T-cell zone and the B-cell follicle in vivo. When follicular bystander B cells cannot express ICOSL, otherwise competent T-helper cells fail to develop into follicular T-helper cells normally, and fail to promote optimal germinal centre responses. These results demonstrate a co-stimulation-independent function of ICOS, uncover a key role for bystander B cells in promoting the development of follicular T-helper cells, and reveal unsuspected sophistication in dynamic T-cell positioning in vivo.