2018Immunity:蛋白质组分析揭示调节性T细胞通过信号通路适应性调节维持细胞身份

2023-05-10 14:56:27

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编者导语

        调节性T细胞 (Tregs) 是一种广泛存在于机体内的异质性免疫抑制细胞群体,在肿瘤免疫中发挥负调控作用。之前的研究将正常人外周血中的Treg细胞进一步细分为五个不同的细胞亚群,包括 memory T conventional cell (mTcons ),naïve T conventional cell (nTcons), naïve Tregs (nTregs),effector Tregs (eTregs) 以及Fraction III (Fr.III)。最近,荷兰阿姆斯特丹大学的Derk Amsen课题组在Immunity发表研究论文——采用蛋白质组技术分析了这五个细胞亚群的蛋白质表达差异,揭示了eTregs和Fr.III细胞群体的特异性蛋白质表达谱,发现了eTregs细胞为保持其细胞身份所采取的胞内信号通路 (STAT4-Foxp3) 适应性改变以及Fr.III这群细胞的异质性分类。

关键词: Tregs; 蛋白组分析;肿瘤免疫;FOXP3



内容简介

摘要


Graphic Abstract




主要结果

        作者首先对正常人的外周血中白细胞进行了流式分析,并参照以前的分类方法将外周血中的细胞分为五个细胞群体:nTconv、nTreg、mTconv、eTreg与Fr.III。分选出来的细胞做蛋白质组分析,通过主成分分析和皮尔森分析揭示了这五群细胞的相似程度以及相关性,并以热图的方式进行聚类和Cluster分析,发现细胞以CD45RA这一标志很好的聚类分析而且Treg细胞有其共同上调和下调的基因,而且eTreg也具有其特定的高表达和低表达的基因。



        作者随后对以上五中细胞群做了RNA水平的深度测序分析,主成分分析以及细胞聚类分析都很好的展示了nTconv和nTreg相似性及mTconv,eTreg和Fr.III的相似性,与蛋白组分析结论一致。作者也比较了Tregs细胞群共同升高的基因发现大部分是Tregs的标志基因并和GSEA15659上的数据重叠比例很大,反应了数据的可靠性。然后作者把蛋白组数据和RNA组数据进行比较发现上调基因中只有三个overlap,而且在所有差别表达的蛋白和差异表达的RNA 转录本也只有48个是重叠的。文章解释,这种现象并不是Treg共有,以前的文献报道也有相关的现象。


  

        通过归一化蛋白组数据和RNA转录本的数据进行表达丰度以及信号通路相关性分析发现,蛋白数据差异表达基因的丰度比较高,而且蛋白数据和RNA转录本数据都富集到ribosome,代谢以及TCR pathway。然后他们对四千多对protein-RNA 数据进行相关性分析发现相关性良好;在差异的409对中在这五群细胞中在蛋白和RNA转录本中的表达也比较错乱,没有规律可循,有的在蛋白组中表达,有的在RNA转录本中表达,呈现不规律性,体现了蛋白组和RNA水平表达的差异性。通过以蛋白和RNA表达水平,信号通路分析发现在eTreg中JAK-STAT信号同和和NFKB信号通路在eTreg明显被下调。


 

        作者对Tregs中特异性高表达和低表达的基因进行热图分析和信号通路分析,发现NF-KB,PI3k,糖苷酶代谢途径被抑制,FOXP3,INPP5D, OTULIN等表达水平明显上升,而HK1,STAT4等转录因子明显下调。通过体外培养nTconv和nTreg,蛋白组分析发现Tregs的蛋白组图谱特异性很保守,而且表达情况与直接从外周血中分离的有很好的重叠。


 

        作者进一步单独挑出eTreg 进行研究,并分出eTreg中性对与其它四个细胞群体特异性高表达和低表达的基因进行热图分析。信号通路富集分析发现,在eTreg中,和DNA复制(mcm2, mcm4, mcm6),凋亡(CASP3,FAS),抗原呈递(CD74,HLA-DR)的基因有显著的上调,而在NF-KB(NFKB2,NFKB1)和趋化因子信号通路(STAT3,IL7R)明显被抑制。而且作者发现,Foxp3通过在eTreg中的过度表达从而overwhelm了其上游和下游调节因子的功能,从而阻止Treg细胞释放细胞因子参与肿瘤免疫。


 

        作者通过分析发现STAT4在Treg中表达很低,而且相对于其它四群细胞STAT4在eTreg中的磷酸化水平何地,而且经过体外培养的eTreg差异性更强烈。通过CD3/CD28,IFN-α和IL-12体外刺激发现,eTreg很难再体外诱导产生IFNγ;通过在eTreg中过表达STAT4 发现能够逆转表型,促使eTreg 表达IFNγ和IL2这两种重要的免疫相关因子,同时下调细胞表面FOXP3的表达水平;同时他们发现,体外刺激nTreg也能促使其表达T-bet和CXCR3淋巴T细胞特异性激活的表面标志,表明其对外界刺激的响应性。


   

        最后,作者对Fr.III这群细胞进行了详细的分类。之前研究也发现这群细胞虽然表达FOXP3但是它却能释放部分细胞因子,因此怀疑其为一群异质化的细胞群,预示作者将Fr.III分成CD127-和CD127+两群细胞,蛋白图谱的分析发现,CD127-这一细胞群和eTreg这群细胞很好的聚集在了一起,而CD127+和Tconv聚集在一起。流式分析发现,即使是CD127-细胞群却依然能释放部分细胞因子的功能,预示这群细胞也存在异质化;后来作者又采用CD49d和CCR4将这类细胞分成三群,发现只有CCR4-CD49d+的细胞群能同时产生IL2,IFN-γ和IL17;揭示这群细胞可能发挥免疫肿瘤细胞的能力。

 


评论

一、丶NI々N的评论:

        文章采用蛋白组分析发现在Treg细胞中蛋白表达图谱稳定性,并揭示Treg细胞通过NFKB,STAT4等信号通路的细胞内适应性改变导致FOXP3基因的高表达,从而维持eTreg细胞在外界细胞因子刺激的条件下不应答或低水平应答,以至于不能产生杀伤细胞的IFN-γ,IL17和IL2 等细胞因子。文章蛋白组分析做的很漂亮,成功的找到了STAT4这一主要调控因子,为以后靶向STAT4的Treg相关治疗提供一定的理论基础;文章最后也很好的解释了Fr.III这群细胞的一致性,也具有一定的治疗意义。缺点方面:文章并没有令人信服的揭示其蛋白组和RNA转录本的巨大差异性的原因;也没有针对STAT4治疗Treg的临床效果试验;文章新颖性不高,总体上说解决的是已知的问题,比如Fr.III 的异质性问题早已知晓,只是没有这么具体而已。因此,并没有太大突破。另外,在寻找潜在机制的时候,行文略显混乱和强硬拉扯。


二、悟空的评论:

        本文结合了蛋白质组学和转录组学的方法,对Treg细胞进行了蛋白组和转录组的表达谱分析,并探讨了不同类型T细胞在肿瘤免疫中的作用机制,并探讨了一类Fr.III的T细胞,对其细胞类型进行进一步区分。文中提到,从五类T细胞中一共鉴定到4358个蛋白,并且这些蛋白在体内和体外培养时,表达稳定。从这一结论来看,可以通过体外培养T细胞,从而获得蛋白表达信息,而不用担心蛋白变化的影响,这点颇有指导意义。


三、Grabeel的评论:

        从本文的figure来看,研究人员通过用流式的方法,鉴定出了外周血CD4+ T细胞的中数个细胞类群,并检测了Treg类群和传统CD4+ T类群的蛋白组和转录组,并找到了定义Treg细胞和效应Treg细胞的独特蛋白表达标记,并发现蛋白质组的数据和转录组的数据重合度极低,并发现了eTreg细胞的Foxp3水平超过

其他细胞类群,同时STAT4的选择性缺失阻止了由炎性因子所导致的Treg细胞特性和功能的紊乱。总的来说,笔者感觉本篇文章的创新性不足,并且并没有很好地回答一个科学性问题,figure的连贯性和整体性也不是很好,但研究人员所采用的研究技术方法倒是很新颖,所以这篇文章像是一篇用技术堆砌而成的鉴定paper,可能研究人员希望技术的深入人心进一步促进理论研究吧。


四、Lee的评论:

       "I have a pen,I have an apple. (Uhh~)Apple-pen!"

        你有蛋白质组学检测技术,我有免疫学问题,嗯~,我要用蛋白质组学技术解决免疫学问题!这是一篇典型的采用新技术(虽然蛋白质组分析也不算非常新)解决免疫学领域独特问题的研究论文。

        由于本人对免疫学问题认识不是太深刻,也不是蛋白质组学检测分析专家,没有办法进行更多深入的评价。


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