Immunity：葉麗林團隊揭示抗體生成負向調節性T細胞分化的重要機制——附專家點評

BioArt按：高親和力的抗體生成依賴於淋巴器官中濾泡區域的生髮中心，而啟動和維持生髮中心反應的主要細胞群為生髮中心B細胞（GCB）和濾泡輔助性CD4 T細胞（Tfh）。來源於常規調節性T細胞（Treg）的濾泡調節性T細胞（Tfr）能夠專門在生髮中心調控GCB和Tfh細胞應答。然而，研究者對Treg細胞如何啟動並分化為Tfr細胞並不理解，是此領域的一個尚未解決的關鍵科學問題。9月19日，來自陸軍軍醫大學（第三軍醫大學）免疫學研究所的葉麗林研究團隊在Immunity雜誌上發表了題為「The Kinase mTORC1 Promotes the Generation and Suppressive Function of Follicular Regulatory T Cells」的論文，揭示了Treg細胞向Tfr細胞定向分化的關鍵分子機制，為抗體介導的自身免疫疾病的治療及提高疫苗免疫的效力提供了新的視角。據悉，此論文是該研究團隊近3年來繼在Nature Immunology(2015)、Nature（2016）發表T細胞免疫應答相關成果之後，再次在此研究領域取得的新突破。

論文解讀：

幾乎所有的已上市疫苗都通過誘導高親和力的抗體來預防相應的感染性疾病，而高親和力的抗體生成依賴於淋巴器官中濾泡區域的生髮中心（Germinal center）反應【1】。啟動和維持生髮中心反應的主要細胞群為生髮中心B細胞（GCB）和濾泡輔助性CD4 T細胞（Follicular helper CD4 T cells,Tfh）。二者的相互作用促進生髮中心B細胞最終分化為可以分泌高親和力抗體的漿細胞【2】。然而，過度或失去控制的生髮中心反應可能會造成抗體介導的自身免疫性疾病或B淋巴瘤【3,4】。因此，生髮中心反應需要精確調控。專門在生髮中心調控GCB和Tfh細胞應答的細胞是被稱為濾泡調節性T細胞（Follicular regulatory T cells,Tfr）的一類CD4 T細胞。Tfr細胞來源於常規的調節性T細胞（Regulatory T cell, Treg）， 並同時兼具Tfh細胞的表型特徵【5】。然而，在此領域，研究者對Treg細胞如何啟動並分化為Tfr細胞並不理解，是此領域的一個尚未解決的關鍵科學問題。

目前，初步已知Tfr細胞的分化是一個多因素參與，並經歷多步驟的過程。在分化早期，PD-1受體及其它細胞因子受體可能通過與相應配體的結合，啟動了Treg細胞向Tfr細胞的分化信號，此信號集合最終誘導轉錄因子Bcl-6及趨化因子受體CXCR5的表達。B濾泡區域及生髮中心大量表達趨化因子CXCL13，其通過CXCL13-CXCR5軸趨化早期分化的Tfr細胞進入生髮中心區域，並進一步通過表達SAP分子，促進其與GCB細胞及Tfh細胞的粘聯，並最終分化為功能成熟的Tfr細胞，其直接抑制Tfh細胞核GCB細胞的應答，從而調控抗體的生成【6,7】。然而，在早期，對於Treg細胞如何整合包括細胞因子刺激在內的各種信號，從而啟動其向Tfr細胞的分化的機制並不被理解。

在這項研究中，研究人員聚焦在胞內一種非常重要的激酶複合物mTOR身上。mTOR可以通過形成兩種不同的複合物，mTORC1和mTORC1, 來整合細胞外微環境信號，從而調控一系列細胞內關鍵事件，包括生長、增值及細胞凋亡等【8】。在免疫學領域，其被證實在T細胞的分化命運，包括Th1、Treg、Th17以及記憶性CD8 T細胞，發揮關鍵調節功能【9】。Tfr細胞的分化經歷極為複雜的免疫微環境，其分化始於淋巴組織的T細胞區域，然後向B濾泡區域的遷移，最終進入生髮中心發揮免疫抑制功能。基於此，該團隊推測，mTOR信號可能在Tfr的分化命運中扮演重要的角色。

研究人員首先發現，相對於其它CD4 T細胞亞類，包括Th1和Treg, 在病毒感染或蛋白免疫後，Tfr表現最高的mTORC1活性及相似的mTORC2活性。採用mTORC1特異性的抑製劑雷帕黴素處理Treg細胞四小時，即可顯著抑制其向Tfr細胞的早期定向分化；進一步，在Treg細胞里，特異性的敲除mTORC1複合物關鍵組成蛋白Raptor單個拷貝，其不影響Treg細胞本身的增值及功能，但是抑制在病毒感染或蛋白免疫後其向Tfr細胞的分化。在機理層面，他們鑒定了mTORC1可以在Treg細胞里磷酸化轉錄因子STAT3，磷酸化後的STAT3啟動轉錄因子TCF-1的生成，並最終促進轉錄因子BCL6的產生，從而推動Treg向Tfr細胞的分化，並最終通過調控生髮中心反應，調節抗體的生成（下圖）。

激酶複合物mTORC1調控Treg細胞定向分化為Tfr示意圖

總的來講，該項研究揭示了Treg細胞向Tfr細胞定向分化的關鍵分子機制，為抗體介導的自身免疫疾病的治療及提高疫苗免疫的效力提供了新的視角。

據悉，該科研項目由陸軍軍醫大學全軍免疫學研究所講師徐力凡博士、博士生黃啟釗、郝亞星，八年制學員王浩強共同承擔，通訊作者為葉麗林教授。此項研究受自然基金委，973計劃，青年千人計劃的資助完成。

葉麗林研究團隊聚焦於研究針對急、慢性病毒感染的T細胞應答研究及相關免疫治療策略。2015年，該團隊與吳玉章教授團隊等合作在Nature Immunology雜誌上發表文章報道了轉錄因子TCF-1決定了濾泡輔助性CD4 T細胞（TFH）細胞分化的命運；2016年，該團隊與吳玉章教授以及清華大學祁海教授團隊合作在Nature雜誌上報道了慢性病毒感染（LCMV和HIV）中CXCR5+CD8+T對感染的抑制作用。

專家點評：

李斌丨上海市免疫所余?學者，分子免疫學課題組組長，資深研究員，國家「傑青」

Comments：FOXP3陽性調節性T細胞(FOXP3+Treg)的分化發育及遷移定位，對維持機體免疫穩態、抑制機體過度免疫反應至關重要。其中，對生髮中心B細胞分化及功能動態平衡起到重要調控作用的濾泡調節性T細胞（FOXP3+BCL6+CXCR5+ Tfr）的研究，是當前免疫學前沿熱點。第三軍醫大學免疫學研究所葉麗林教授課題組的最新研究發現，mTOR蛋白激酶複合體1亞型通過磷酸化轉錄因子STAT3，促進其特異性結合到TCF1編碼基因的啟動子區，誘導轉錄因子TCF1表達。而TCF1通過轉錄激活FOXP3+Treg細胞表達更多的轉錄因子BCL6, 從而促進Tfr細胞分化並遷移到生髮中心，從而調控感染或其他病理條件下生髮中心B細胞分化及抗體分泌的有效平衡。該研究發現了已知對免疫細胞代謝十分重要的mTORC1蛋白激酶複合體對Tfr細胞分化及功能的正向調控作用，揭示了目前臨床上廣泛應用的主要靶向mTORC1蛋白激酶複合體的免疫抑製劑雷帕黴素(Rapamycin)的新的生理功能，為臨床上如何有效調控重大傳染性疾病患者體內抗體產生、分泌及功能提供了新思路和新靶點。

參考文獻：

1.Transcription factor Achaete-Scute homologue 2 initiates T follicular helper cell development.PDF.

2.Crotty S. A brief history of T cell help to B cells.Nature reviews Immunology2015, 15(3): 185-189.

3.Crotty S. T Follicular Helper Cell Differentiation, Function, and Roles in Disease.Immunity2014, 41(4): 529-542.

4.Basso K, Dalla-Favera R. Germinal centres and B cell lymphomagenesis.Nature reviews Immunology2015, 15(3): 172-184.

5.Sage PT, Sharpe AH. T follicular regulatory cells in the regulation of B cell responses.Trends in immunology2015, 36(7): 410-418.

6.Linterman MA, Pierson W, Lee SK, Kallies A, Kawamoto S, Rayner TF, et al. Foxp3+ follicular regulatory T cells control the germinal center response.Nature medicine2011, 17(8): 975-982.

7.Chung Y, Tanaka S, Chu F, Nurieva RI, Martinez GJ, Rawal S, et al. Follicular regulatory T cells expressing Foxp3 and Bcl-6 suppress germinal center reactions.Nature medicine2011, 17(8): 983-988.

8.Laplante M, Sabatini DM. mTOR signaling in growth control and disease.Cell2012, 149(2): 274-293.

9.Powell JD, Pollizzi KN, Heikamp EB, Horton MR. Regulation of immune responses by mTOR.Annual review of immunology2012, 30: 39-68.

葉麗林教授簡介

葉麗林，博士畢業於馬里蘭大學，於埃默里大學疫苗中心從事博士後研究。2013年就職第三軍醫大學基礎醫學部全軍免疫學研究所，現為教授，擔任副所長；擔任科技部973項目首席科學家；入選中組部青年千人計劃及科技部科技創新領軍人才。擔任重慶市免疫學會秘書長，《免疫學雜誌》副主編。獲2015年度重慶市首屆十佳傑出科技青年獎，獲2016年度葯明康德生命化學學者獎。近年來在Nature, Nature Immunology, Immunity, Nature Biotechnology等系列期刊發表免疫學重要論著。

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