Nat Immunol | 胡玮/王鐘民揭示Treg在炎性反应中的动态和功能

调节型T细胞 (Regulatory T cell, T_reg) 是CD4⁺ T 细胞中的一个特殊亚群，具有广泛的免疫调节和抑制作用。自1995年被发现后，T_reg一直是免疫调节领域的热点。2003年，T_reg特异表达的转录因子Foxp3的发现更是为Treg的研究提供了全新的视角和有力的工具。Foxp3对T_reg的分化、维持和功能都具有至关重要的作用。Foxp3缺陷的人和小鼠因缺少T_reg亚群，在出生后会迅速出现强烈的自身免疫性炎症反应，由此证明了T_reg在预防自身免疫反应中不可或缺的作用。然而，若炎症反应已经建立，T_reg是否仍能发挥作用、逆转炎症反应或恢复免疫稳态，仍然是一个没有定论、众说纷纭的问题。虽然部分基于T_reg细胞移植的临床试验提示T_reg对自身免疫病有一定的缓解和治疗作用，但许多研究仍然显示，在炎性反应微环境中的强烈免疫反应和相关炎性因子的作用下，T_reg可能会丢失Foxp3的表达并失去免疫抑制的功能，反而促进感染过程中的免疫病理。现有的研究方法和实验模型因依赖T_reg过继转移而有诸多限制，因此亟需新的实验体系来更好的回答这个问题。

2021年8月23日，纪念斯隆凯特琳癌症中心的Alexander Y. Rudensky 团队（共同一作为胡玮博士和王鐘民）在Nature Immunology上发表了题为Regulatory T cells function in established systemic inflammation and reverse fatal autoimmunity 的论文，用新的实验方法探究了T_reg在炎性反应中的动态和功能。

该研究通过在小鼠的Foxp3编码序列前加入了一个LoxP-Thy1.1-Stop-LoxP转录终止序列，构建了一个可逆的Foxp3敲除小鼠模型 (Foxp3^LSL)。Foxp3^LSL小鼠因无法表达Foxp3而缺乏Treg，只具有本应表达Foxp3、但实际只能表达终止序列里Thy1.1报告基因的CD4⁺ T细胞。这些被研究人员称为T_reg wannabe”的细胞因缺少免疫抑制功能而不能阻止自体免疫炎症的发生。当终止序列被经4-羟基-他莫昔芬活化的诱导型Cre重组酶移除后，Foxp3的表达即可在T_reg wannabe中被特异性地恢复。研究人员巧妙地利用了该小鼠中Foxp3表达缺失所引起的涵盖了一、二、三型炎症反应的细胞因子风暴来测试炎性环境中T_reg功能。小鼠在出生后两周已出现明显的多器官炎症和免疫病理，此时用4-羟基-他莫昔芬处理小鼠即可恢复Foxp3的表达，进而在多组织中原位恢复了该小鼠中的T_reg亚群，从而规避了过继性转移的弊端。

研究人员发现，当被重新引入炎症反应微环境中时，T_reg能够迅速发挥免疫抑制的功能并全方位地逆转炎症反应。在短短7天内， T细胞活化标志物以及 T细胞产生的炎性细胞因子均出现了明显的下降。在体液免疫方面，T_reg的恢复有效地抑制了IgG1, IgM, 和IgE三类自身抗体的产生。Foxp3缺陷同样能引起先天免疫的过度活化，造成髓系细胞的过度增殖和强烈的急性期反应。研究人员发现，单核细胞、中性粒细胞和嗜酸性粒细胞的过度增殖以及血清中积累的急性期反应蛋白均被恢复的T_reg迅速逆转。T_reg恢复4周后，Foxp3^LSL小鼠中的各种炎症反应指标，包括组织学分析在内，同健康的对照组小鼠相比已几乎没有区别。

为了进一步地了解炎性微环境中的T_reg如何发挥作用，研究人员用RNA测序对Foxp3^LSL小鼠中新近恢复的T_reg进行了转录组分析。基因表达分析显示，与健康小鼠中的T_reg相比，新近恢复的T_reg表现出更高的活化状态和增殖潜力：这些细胞不仅高表达众多与T_reg的免疫抑制功能相关的基因，而且上调了大量细胞周期基因。研究人员猜想，T_reg在炎性微环境中会被活化，加快细胞增殖，以及上调免疫抑制功能，并用体外T_reg抑制实验证实了Foxp3^LSL小鼠中分离出的、新近恢复的T_reg，与健康的对照组小鼠中分离出的T_reg相比，具有更强的免疫抑制活性。

4-羟基-他莫昔芬在小鼠体内的作用时间不超过72小时，因此，经一剂4-羟基-他莫昔芬处理的Foxp3^LSL小鼠中有且仅有一批在2周龄时处理后的72小时内诱导产生的T_reg。此后，因4-羟基-他莫昔芬失去活性，Foxp3^LSL小鼠中不会再有经胸腺产生的新的T_reg。这个独特的体系使得研究人员可以考察在没有持续的胸腺输出进行补充的情况下，单独一批恢复Foxp3表达的T_reg能在多长时间维持其功能。研究人员通过对Foxp3^LSL小鼠进行长期跟踪和分析，发现2周龄时产生的这批T_reg能够在相当长的时间内稳定地存活，并在恢复Foxp3表达后4个月和7个月时仍能正常发挥功能，维持免疫稳态。研究人员用单细胞RNA测序分析了Foxp3^LSL小鼠中恢复Foxp3表达7个月后的T_reg，发现其与新生小鼠中的一类能长期存活的T_reg亚群十分相似，并基于转录组信息鉴定出了一个可能具有自我更新功能的亚群。这个亚群可能对与Foxp3^LSL小鼠中T_reg的长期存活和维持期起了重要的作用。

这项研究通过开发并使用新的小鼠遗传学工具，证明了T_reg在炎性因子风暴中不仅不会丢失功能，反而能在感受到炎症反应时加快细胞增殖，并且上调免疫抑制功能，逆转炎症反应。T_reg能在体内够长期稳定地存活，并持续地维持免疫稳态。该研究对近年来被寄予厚望的T_reg疗法也给出了有益的启示，提示T_reg在临床治疗中可以控制和逆转炎症反应，并且一剂T_reg可能长期地发挥作用。

原文链接：

https://doi.org/10.1038/s41590-021-01001-4