前言
在过去很长的一段时间内，研究者在机体抗感染和抗肿瘤免疫的相关研究主要都是集中在CD8 T细胞上，而CD4 T细胞一直没太被重视；直到近些年随着研究人员对免疫系统的认识逐渐加深，CD8 T细胞的局限性被披露无遗，因此CD4 T细胞有重返舞台中央的趋势。Immugent在之前的推文：硬核知识！辅助性T细胞的功能调节中就已经系统的介绍了CD4 T细胞的发育分化过程；以及后来的推文：不可忽视的CD4 T细胞抗肿瘤功能就已经初步介绍了CD4 T细胞强大且独立的抗肿瘤功能。那么今天小编继续介绍CD4 T细胞的另一面，在抗感染免疫中的功能。
我们知道机体在应对急性感染和慢性感染时做出的免疫反应是有显著区别的：前者相关的病原体由于具有很强的免疫原性，往往引起机体强烈的免疫应答，这在一定程度上可能会造成机体的损伤，但是一旦感染被成功控制，机体很快就恢复到免疫稳态；而后者的免疫原性较弱，往往是引起温和持续的免疫反应，但是特点是病程长且迁延不愈。其实肿瘤也可以在一定程度上视作是一种慢性感染。
在开始讲解今天的正式内容之前，我们不妨先问自己几个免疫学问题：
1.CD4 T细胞在应对急性和慢性感染时是如何通过调控自身，分化出不同的细胞亚群，从而引起不同的免疫反应？
2.机体的抗肿瘤CD4 T细胞是在肿瘤还是其它免疫器官完成的定向分化，从而有效的生成抗肿瘤免疫反应？
3.类似CD8 T细胞的progenitors可以持续输出效应性CD8 T细胞，CD4 T细胞是否也存在前体细胞，以及受何种机制调控？
4.CD4 T细胞通过何种方式实现在慢性感染中源源不断产生Tfh和effector，以及在面对二次感染时迅速做出反应？
带着上面的几个问题，Immugent今天就通过最近发表在immunity杂志上的一项研究来系统解读一下CD4 T细胞在应对急性和慢性感染中不同的功能调控。
主要内容
单细胞测序揭示急性和慢性感染中CD4 T细胞的不同景观
为了获得持续性抗原刺激的CD4 T细胞特异表型，作者首先对小鼠进行急性（Arm）和慢性（LCMV-c13）感染后，分选抗原特异性的（Tet+)和Tet-的T细胞进行单细胞测序以及TCR测序分析。首先进行降维聚类分析如下图所示，细胞可以分为5大类，15小类。
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从上面的结果中，我们可以清楚看出Tet+细胞表现出更多的Teff和Tfh表型（~40%），而Tet-细胞则表现出更多的Naive 表型，并且在急性和慢性感染可以清楚看出不同的细胞亚群组成。最后作者还使用流式在蛋白水平验证了这两种感染进程中不同的CD4 T细胞组成。
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作者考虑到只是从转录水平还不足以清晰的区分不同CD4 T细胞亚群之间的特征，因此作者进一步通过scATAC测序来揭示了CD4 T细胞亚群在表观调控层面的不同之处。接下来，作者发现scRNA和scATAC在关键亚群的表征上具有很高的一致性，因此通过将scRNA和scATAC数据进行整合，更加清楚的描绘了不同CD4 T细胞亚群之间的分子调控机制。其中最重要的是可以通过利用TCF1和BCL6分子的表达，能清楚的描绘出CD4 T细胞主要的两群效应细胞：Tfh和Teff的分化轨迹。
过继转移证明TCF-1+ BCL6lo/- PD-1+ CD4+ T细胞具有良好的扩增和分化能力，可分化为Teff和Tfh细胞
考虑到TCF1和BCL6为转录因子，不容易通过流式检测，作者基于之前的研究用Ly108和CXCR5分别代替他们两个，并且验证了这种可行性。随之分选三群细胞过继转移至同时感染的CD45.1的小鼠体内，分析15天后各个细胞比例。
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如上图所示，其中记忆样细胞Ly108+CXCR5-PD1+表现出很强的增殖特征，并且能够分化为各个效应亚群的CD4 T细胞。并且如H图所示，这群细胞能够维持B细胞反应，这表示这群细胞具备干细胞样特征。
为了验证这一点，作者后续还构建了一个在CD4中特异性敲除BCL6的小鼠品系（CD40lg-cre），分析结果发现，BCL6敲除不会影响8d的Teff细胞数量，但是对于长时间Teff的数量显著缺失。并且TCF1+的细胞缺失。这表明TCF1依赖BCL6的表达。我们知道Blimp1（Prdm1）为BCL6为相互拮抗的作用，在CD40lg-crePrdm1f/f小鼠中，Tet+的细胞显著增加，并且大部分为TCF1+，因此Blimp1也发挥重要作用。
抗原特异性CD4+ T细胞在肿瘤引流淋巴结细胞分化为TCF-1+ PD-1+细胞，但在肿瘤微环境中不分化
在本文开头就已经说到肿瘤在一定程度上也可以看作是一种慢性感染，体内也存在持续的抗原。作者将CFSE标记的CD45.1/2 OT-II CD4+ T细胞转移至OVA表达的肿瘤细胞系。分析发现，OT-II T细胞分化为三群细胞，并且TCF1+BCL6-的细胞有最强的扩增能力。
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随后作者通过分别检测了引流淋巴结和肿瘤浸润的CD4 T细胞的亚群分布，发现肿瘤特异的TCF1+BCL6-主要存在于引流淋巴结而非TME，且这种细胞亚群最有很强的增值潜力。
这些结果表明，在慢性抗原刺激的环境下，CD4 T细胞优先分化为TCF-1+ BCL6lo/- 的Tprog细胞，随着抗原的存在，Tprog细胞可以持续产生完全分化的Teff和Tfh细胞。以上结果还表明，这种持续分化主要发生在tdln而不是肿瘤中，可能是因为只有tdln包含适当的微环境来支持TCF-1+ BCL6lo/-细胞。
展望
CD4+ T细胞被激活后很快分化为BCL6+滤泡辅助(Tfh)T细胞和BCL6-效应(Teff) T细胞。在这项研究中，作者利用小鼠慢性LCMV感染模型，探讨了CD4 T细胞亚群是如何在慢性抗原刺激过程中维持的。通过单细胞转录组学和表观基因组学分析，作者发现了一个具有记忆样特征的PD-1+ TCF-1+ CD4+ T细胞亚群。TCR克隆示踪和过继转移实验表明，这些细胞具有自我更新能力，并继续产生Teff和Tfh细胞，因此具有祖细胞的功能。条件基因删除小鼠实验表明，这些前体细胞的发育依赖于bcl6，这对维持抗原特异性CD4+ T细胞对慢性感染的反应至关重要，类似的CD4+ T细胞群在引流淋巴结而不是TME中生成抗肿瘤的CD4+ 效应T细胞。总之，我这项研究揭示了CD4+ T细胞在持续抗原暴露期间的异质性和可塑性，并强调了它们通过稳定的、双潜能的中间状态的种群动态分化轨迹。
这篇文献对Immugent的启示还是很大的，在这里强烈推荐大家将此文下载下来认真阅读。机体的免疫系统是十分强大的，其各个组成部分都受到精密的调控以便于人体应对各种疾病的威胁，从此篇推文讲的CD4 T细胞中我们就可以领会到这种几近完美的免疫系统。然而，就像老虎也会打盹一样，如此强大的免疫系统因为要应对各种威胁，也会有百密一疏的时候。其中，狡猾的肿瘤细胞就利用了免疫系统的自我刹车分子来实现免疫逃逸。但是我们需知道解铃还须系铃人，免疫系统的可塑性完全可以让我们有足够的空间来重新打造强大的抗肿瘤免疫反应，只是要实现这个目标需要我们对免疫系统有更深入的理解。
好啦，本期分享到这就结束啦，我们下期再会~~
[参考文献]
Xia Y, Sandor K, Pai JA, Daniel B, Raju S, Wu R, Hsiung S, Qi Y, Yangdon T, Okamoto M, Chou C, Hiam-Galvez KJ, Schreiber RD, Murphy KM, Satpathy AT, Egawa T. BCL6-dependent TCF-1+ progenitor cells maintain effector and helper CD4+ T cell responses to persistent antigen. Immunity. 2022 Jul 12;55(7):1200-1215.e6. doi: 10.1016/j.immuni.2022.05.003. Epub 2022 May 27. PMID: 35637103.
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