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美国俄亥俄州立大学Zihai Li团队揭示调节性T细胞来源的TGF-β1调控免疫耐受的“真相”
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北京时间2021年3月10日，美国俄亥俄州立大学医学中心Zihai Li团队在调节性T细胞（Treg）来源的转化生长因子β1（TGF-β1）调控自身免疫反应方面取得进展，研究成果发表在国际免疫学顶级期刊Immunity上，题为“Autocrine transforming growth factor beta 1 in regulatory T cell biology – gone but not missed” 。
近年来，尽管不断有研究表明Treg来源的TGF-β对免疫稳态有重要调控作用，其结论仍具有一定争议性，因此引起了相关领域学者们的高度关注。
近日，Zihai Li团队的研究人员通过比较两种不同的Treg细胞特异性TGFβ1基因敲除小鼠模型，首次提出TGFβ1缺失本身并不会导致Treg细胞数量减少、功能受损或免疫失衡，并证明Foxp3YFP-creTgfb1exon6f/f小鼠出现自身免疫反应主要来源于基因重组诱导的Treg细胞凋亡，而非TGFβ1的直接作用。该团队在此呼吁广大科研工作者们警惕遗传修饰动物模型带来的“科研陷井”。
众所周知，转化生长因子β（TGFβ）作为转化生长因子超家族的多功能细胞因子，可诱导外周调节性T细胞(Treg cell)分化，对机体免疫稳态和免疫耐受发挥着至关重要的作用。然而，Treg来源的TGFβ对免疫系统的调控作用目前仍不清楚。TGFβ1在TGFβ亚家族中所占比例最高，活性最强，故研究最为深入。有研究表明，Treg特异性TGFβ1敲除可诱发小鼠的自身免疫性疾病，提示TGFβ1可能参与调节Treg介导的免疫耐受。
与此类似，Zihai Li团队前期利用Treg特异性Tgfb1双等位基因条件敲除鼠（Foxp3YFP-creTgfb1exon6f/f），同样发现Tgfb1缺乏可明显降低Treg细胞的数量，导致机体免疫细胞过度激活并释放大量炎症因子，在小鼠早期（4周龄）即出现致命的自身免疫反应。然而，Gutcher等人曾提出，将两个LoxP位点插入到Tgfb1的1号外显子两端后，虽也可造成Treg细胞内TGFβ1特异性缺失，但小鼠在数月内仍保持健康，无明显免疫耐受缺陷。
为验证此结果，Zihai Li团队的研究人员选择在Tgfb1基因2号外显子两端插入loxp位点，并与Foxp3YFP-cre小鼠杂交，构建出新的Treg细胞特异性TGFβ1敲除小鼠。和Gutcher等人的发现一样，Foxp3YFP-creTgfb1exon2f/f小鼠至少在4个月内无明显自身免疫性疾病迹象，这提示Tgfb1缺失可能不是导致Foxp3YFP-creTgfb1exon6f/f鼠Treg功能受损和免疫失衡的根本原因。此外，他们进一步将Foxp3YFP-creTgfb1exon6f/f小鼠与携带插入到Rosa26位点的Tgfb1基因小鼠进行交配，该Tgfb1基因跟随着一个含loxP位点的停止密码子，在Cre存在的情况下，停止密码子被切除，因此Tgfb1基因可重新在Treg细胞中表达。
然而，尽管TGFβ1恢复表达，Foxp3YFP-creTgfb1exon6f/fRosa26Tgfb1小鼠仍出现致命的自身免疫性疾病。接下来，研究人员还对Foxp3YFP-creTgfb1exon6f/f小鼠的脾脏细胞进行了全基因组测序(WGS)，发现Tgfb1的6号外显子下游的loxP位点发生了倒置，提示Cre酶介导的Tgfb1基因重组过程可能是导致Treg细胞丢失的关键因素。
有研究表明，当细胞处于不同的细胞周期，由Cre酶介导的反向loxP位点间的基因重排类型可能不同，其细胞毒性亦有所区别。比如，细胞处于G1期时，可发生靶区倒置，且无明显细胞毒性。而当Cre重组发生在S期或G2期，且存在反向loxP位点时，极有可能导致无中心和双中心染色体的产生。由于无中心和双中心染色体是不稳定的，可在细胞分裂过程中丢失，从而产生非整倍体子细胞，最终导致细胞凋亡。
为了验证该假说，研究人员将从Foxp3YFP-creTgfb1exon6f/f小鼠脾脏分离的CD4+CD25- 初始T细胞在体外诱导分化成Treg，然后使用7号染色体涂抹DNA探针进行荧光原位杂交(FISH)。两条7号染色体皆可在来源于Foxp3YFP-creTgfb1wt/wt小鼠的Treg细胞中测得，而Foxp3YFP-creTgfb1exon6f/f小鼠初始T细胞分化的Treg细胞中则无荧光信号或出现了异常杂交信号，此结果初步证实Foxp3YFP-creTgfb1exon6f/f小鼠的Treg细胞存在异常染色体。目前，Tgfb1exon6f/f系列鼠已被Jackson实验室停止使用。
综上所述， 在Treg来源的TGFβ1缺失的情况下，机体免疫稳态仍可以维持，Foxp3YFP-creTgfb1exon6f/f小鼠出现的自身免疫反应主要来自于基因重组诱导的Treg细胞凋亡，而非TGFβ1敲除的作用。该文章更好地加深了人们对于Treg来源的TGFβ1调控自身免疫反应、过敏和癌症等生物学过程的全新认知，具有重要的转折意义。
相关论文信息：
https://doi.org/10.1016/j.immuni.2021.02.007
参考文献
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https://blog.sciencenet.cn/blog-3423233-1277420.html
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