2023-04-21

Sci Immu | 人类滤泡辅助T细胞克隆, 功能和位置异质性与免疫机制

原创 Candy 图灵基因 2023-04-21 10:55 发表于江苏

撰文：Candy

IF= 30.63

推荐度：⭐⭐⭐⭐⭐

亮点：

1、作者团队发现人类T细胞的调节类来自两个不同的来源，一个与自身免疫有关，另一个与保护性免疫有关。

2、研究表明，两种不同的T细胞谱系意味着可能通过自身免疫抑制炎症，同时让对抗感染的T细胞茁壮成长。

核心词汇：

生发中心(GC)：是短暂存在的微观结构，它们在免疫反应期间形成淋巴器官。生发中心是高度动态的，含有活化B细胞、特殊的滤泡辅助性T细胞（TFH）和捕获抗原的滤泡树突细胞。

滤泡辅助T细胞（Tfh）：是参与体液应答的CD4阳性辅助性T细胞的一个亚群。作用是触发生化中心（GC）B细胞分化成分泌抗体的浆细胞和记忆性B细胞。

滤泡调节性T细胞(Tfr)：其伴随着生发中心（GC）反应形成的调节性T细胞，能够负向调控体液免疫的中心轴“Tfh-B细胞-抗体”。

近日，在国际知名期刊Science Immunology上发表了题为“Human T follicular helper clones seed the germinal center–resident regulatory pool”的文章。这篇文章是一篇关于滤泡调节性T细胞（Tfr）在人体免疫系统中的作用和机制的实验研究。文章介绍了一系列研究人扁桃体Tfr细胞的方法，包括使用疫苗激活的扁桃体器官样本作为模型系统，在体外跟踪Treg和Tfh细胞对Tfr池的贡献。文章还讨论了FOXP3+ T滤泡调节性细胞如何同时引导抗体形成朝向微生物或疫苗识别并远离自身反应的机制。针对特定Tfr细胞亚群的差异干预可能提供治疗机会，以提高免疫力或更精确地治疗自身免疫性疾病。

在免疫系统中，滤泡调节性T细胞（Tfr）是一种重要的调节性T细胞亚群，它们主要存在于淋巴结、脾脏和扁桃体等淋巴组织中。这些细胞通过抑制B淋巴细胞活化和分化来控制免疫反应，并且在保持免疫耐受性方面发挥着重要作用。

为了鉴定活的人类辅助性T细胞亚群，作者团队从切除的小儿扁桃体中分离了CD4+T细胞，并使用CD25表达分离CD25hi和CD25−Tfh细胞。在 CD25hi中是经典的CXCR5-PD1lo Tregs，它表达FOXP3，和两个表达 CXCR5 的滤泡群。一个 CXCR5+ 子集染色 PD1 中间体，对应于 Tfr 细胞，因为它比 Tregs表达更高的 FOXP3 并且可以在体外抑制 T 应答 (Tresp)细胞增殖（图 1C）。另一个 CXCR5+ 群体是 PD1hi并分泌白细胞介素 10 (IL-10)，但不表达 FOXP3（图 1B）。

为了探索扁桃体 CD4+T 细胞之间的转录关系，使用上述策略对来自两个具有免疫能力的儿科扁桃体供体亚群进行分类。根据可变的CD25、CXCR5和PD1的表达进行分类，定义了四个转录不同的亚群：两个表达FOXP3，两个不表达。这一策略有效地捕获了大部分Tfr细胞群，同时有效地防止了Tfh和Tfr亚群之间以及Tfh和Treg亚群之间的交叉污染。

图1. 计算机模型预测 Tfh 和 Treg 细胞对 Tfr 库的贡献。

为了探索Tfr细胞从Tregs或Tfh细胞降生的竞争性假说，又将Treg、Tfr、CD25hiTfh和Tfh细胞转录组设定为概念性分化的起点或终点，并使用体外模型预测Treg和Tfh/CD25hi Tfh系分别对Tfr库的影响。产生了两个Tfr发展弧；一个将Tfr细胞直接连接到Tregs，另一个通过CD25hi Tfh细胞将Tfr连接到Tfh细胞。

为了推断轨迹方向，我们比较了相对丰度，结果与Tfr细胞的两种可能的不同前体-产品关系相一致：一种是与Tregs共享，另一种是与CD25hi Tfh或Tfh细胞共享。为了测试体外的伪时间推断和RNA速度预测，扁桃体器官在特征的GC光区和暗区内产生疫苗特异性免疫反应被用来动态跟踪Treg和Tfh系细胞随时间变化。体外模型表明，IL-2反应性扁桃体Tfh可以通过增殖性增殖性CD25hiTfh中间阶段（图2）。

图2. 扁桃体类器官模拟Tfh到Tfr细胞发育。

为了确定人类扁桃体CD4+T细胞亚群在体内存在什么克隆关系，从TC174和TC341各自的scRNA-seq文库中分析了成对的TCRB和TCRA转录物，每个文库平均有7873个细胞（范围：6484至9596个细胞）同时回收了TCRB和TCRA的核苷酸序列。

图3中的实验数据表明，像Tfh、CD25hi Tfh和Tfr这样的滤泡亚群比Tregs有更多的克隆扩展。为了确定Tfr池可以如何全面地按其与Treg和Tfh/CD25hiTfh系细胞的克隆关系来划分，将分析范围扩大到前10名以外，包括所有Tfr克隆（8207±16个克隆）。通过这种更详尽的方法，证实了之前的预测和体外谱系追踪，大多数共享的扁桃体Tfr克隆与Treg谱系或Tfh/CD25hi谱系细胞重叠，但不是两个群体。这些观察结果提供了体内证据，证明Tregs和Tfh克隆分别是人类扁桃体Tfr库的种子。

为了减少实验误差，进行了第二次更严格的分析（如图4），由此将Tfr细胞按其与其他亚群的克隆关系分组，与Tregs共享严格克隆的Tfr细胞，而不是Tfh细胞，被指定为 "nTfr "细胞。另外，将与Tfh细胞共享严格克隆的Tfr细胞，但不包括Tregs，称为 "iTfr "细胞（如此命名是因为它们可能是从Tfh系细胞诱导出来的）。在扁桃体供体特定的转录组UMAP可视化中，大多数iTfr细胞定位更接近Tfh转录空间，而nTfr细胞定位更接近Tregs，总的来说，这些数据表明，扁桃体Tfr细胞和其他T辅助细胞亚群之间严格的克隆关系捕捉到了线粒体特异的基因表达谱。

为了探索iTfr和nTfr细胞之间的转录差异，汇集了来自两个扁桃体的克隆鉴定的iTfr细胞，分析了这两种调节性T细胞表达表面蛋白后，为了进一步验证CD38作为一个潜在的iTfr生物标志物，对另外五到七个无关的小儿扁桃体捐赠者的Tfr细胞进行了流式细胞测量（图5）, 实验结果扁桃体 Tfr 细胞的差异 CD38 表达与更广泛的谱系相关免疫表型相关。

图3. 扁桃体Tfr库与克隆多样性的Tregs和克隆扩展的Tfh/CD25hiTfh细胞重叠。

图4. 严格定义的iTfr和nTfr细胞的转录组出现分歧，通过CD38/CD38表达预测细胞类型的来源。

图5. 可变 CD38 表达预测不同和更大的 Tfr 细胞免疫表型。

为了确定 CD38+Tfr 细胞分泌 IL-10 或 IL-21 是否可以解释增强的 IgG 和 IgA 分泌，我们在有和没有 rIL-10 和/或 IL-21 的情况下培养了 GC B 细胞。尽管IL-10 本身几乎没有影响，但与单独使用IL-21 处理的 GC B 细胞相比，使用 IL-10 和 IL21联合处理的 GC B 细胞分泌的 IgG 和 IgA 显着增加。因此，CD38+Tfr细胞是调节细胞，通过IL-21和IL-10分泌保留和完善其B细胞帮助的能力，而CD38-Tfr细胞是精英抑制因子（图6）。

图6. CD38+ Tfr 细胞提供 GC B细胞帮助，而 CD38-Tfr 细胞是精英抑制因子

为了确定 Tfr 细胞在人类扁桃体组织中的精确位置，使用 CODEX /DAPI染色的供体扁桃体进行顺序染色和成像，在图像预处理和通过标记图谱进行高维聚类以识别细胞类型后，每个细胞区域（CN）都有一个特征性的细胞类型组成概况，扁桃体滤泡由三个不同的邻域组成，CN3、CN6 和 CN7。 CN3 和 CN7 主要包含 GC B 细胞或 Tfh 细胞，分别对应于 GC 暗区和亮区。 CD38+和 CD38-Tfr 细胞之间差异表达的蛋白质，与流式细胞术分析一致，在 CD38+Tfr 细胞中显着上调的蛋白质包括 Ki-67、一种突出的 CD25hi Tfh 细胞标记物和几种典型的 Tfh 细胞分子。

总之，扁桃体CD38+ Tfr 细胞与 Tfh 细胞克隆相关，保留类似 Tfh 的能力以帮助 GC B 细胞。相反，CD38- Tfr 细胞与Tregs 克隆相关，似乎高度特化以抑制 Tresp 细胞增殖，并优先定位于滤泡套。

图7. 多重成像识别主要在扁桃体 GC 中的CD38+ Tfr 细胞。

结论

本研究描述了人类扁桃体 Tfr 细胞中以前未被重视的克隆、功能和位置异质性。使用计算机转录组学轨迹预测、体外扁桃体类器官谱系追踪和体内TCRA/TCRB 测序，我们表明人类 Tfh 细胞不是终末分化群体。研究表明，iTfr和nTfr细胞之间存在差异，并且这些差异可能对调节抗体形成和自身反应产生影响。此外，该研究还确定了iTfr和nTfr细胞在扁桃体中的位置，并提供了有关这些细胞在免疫系统中的作用的新见解。总之，这项研究为我们更好地理解人类免疫系统的功能和调节机制提供了重要线索。

教授介绍

Neil Romberg，费城儿童医院免疫学主治医师、杰弗里·莫德尔 费城儿童医院儿科免疫学研究捐赠主席、宾夕法尼亚大学免疫学研究所成员、费城儿童医院儿科研究委员会首任成员。在常见可变免疫缺陷和Smith Magenis综合征相关免疫缺陷方面具有特定科学专业知识的免疫系统遗传性疾病患者的护理。

参考文献

[1] Le Coz C, Oldridge D A, Herati R S, et al. Human T follicular helper clones seed the germinal center-resident regulatory pool[J]. Sci Immunol, 2023, 8(82): eade8162.

DOI: 10.1126/sciimmunol.ade8162