人类初始CD8+T细胞早期激活的转录与表观遗传调控机制及其免疫治疗意义

《Frontiers in Immunology》:Transcriptional and epigenetic control of human na?ve CD8+ T cell activation

【字体: 时间:2026年01月27日 来源:Frontiers in Immunology 5.9

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  本综述通过整合ATAC-seq和RNA-seq多组学分析,系统揭示了人类初始CD8+T细胞在激活早期(24/72小时)的表观遗传重编程规律。研究发现ETS/bZIP转录因子家族主导染色质开放性动态变化,并发现DNA损伤修复、丙酮酸代谢等关键通路在早期激活中发挥核心作用。尤为重要的是,研究揭示了效应功能相关基因(如GZMB/PRF1)与耗竭相关基因(如PDCD1/CTLA4)在染色质可及性与转录表达上的解耦现象,为优化过继性细胞疗法(ACT)提供了分子路线图。

  
人类初始CD8+T细胞激活的转录与表观遗传调控
研究背景
CD8+T细胞在清除细胞内病原体和肿瘤细胞中发挥关键作用,其从初始状态(TN)向效应状态(TE)的分化过程受到精密调控。虽然记忆性T细胞(TM)的快速应答机制已被广泛研究,但人类初始CD8+T细胞在激活初期的表观遗传重编程规律仍不清晰。染色质可及性作为基因转录的基础,其动态变化如何驱动早期T细胞激活成为本研究的核心科学问题。
实验设计与方法
研究团队从健康捐献者外周血单核细胞(PBMCs)中分离纯化初始CD8+T细胞,采用CD3/CD28微珠体外刺激0、24和72小时。通过流式细胞术检测细胞因子(IFN-γ、TNF、IL-2)和表面标志物(CD69、CD95)表达,同时整合ATAC-seq和RNA-seq技术,系统分析染色质可及性区域(DARs)与基因表达(DEGs)的动态关联。采用KEGG/GO富集分析鉴定关键通路,并通过转录因子足迹分析揭示调控网络。
激活过程中的表型与分子特征
刺激后T细胞体积增大且保持高存活率,效应细胞因子分泌显著增加,激活标志物持续上调。转录组分析显示基因表达呈现三阶段模式:静息期(0小时)、早期激活(24小时)和效应扩增(72小时)。值得注意的是,染色质可及性景观与转录变化高度同步,表明表观遗传重编程是T细胞激活的早期驱动事件。如图1E-F所示,热图分析清晰展示了基因表达和染色质可及性的协同重构。
关键生物过程与调控网络
整合分析发现24小时和72小时分别有568和541个基因呈现染色质开放与表达上调的双重激活。这些早期应答基因显著富集于丙酮酸代谢和DNA损伤应答通路。蛋白互作网络鉴定出MCM10、RAD51、POLQ等DNA复制与修复核心蛋白,以及LDHA等代谢酶的关键作用。转录因子 motif 分析显示,ETS家族(Fli1、ETS1等)主导早期激活,而bZIP家族(AP-1、BATF等)在效应阶段占主导。足迹分析进一步证实这些转录因子在24小时结合活性最强(图3D-E)。
功能基因群的表观遗传调控
记忆相关基因(TCF7、KLF2等)在激活后表达下调,但其染色质可及性变化存在异质性。效应基因如IFNG和TBX21在24小时达到表达峰值,而GZMB和PRF1在72小时表达最高却伴随可及性下降,显示转录与表观调控的复杂性。耗竭相关基因(CTLA4、LAG3等)在72小时显著上调,但可及性并未同步增加,提示其早期表达可能由瞬时信号驱动而非表观遗传固定。代谢基因CPT1A、HK2和LDHA的动态表达进一步揭示了T细胞代谢重编程的时序特征(图4-5)。
研究意义与展望
该研究首次绘制了人类初始CD8+T细胞早期激活的高分辨率多组学图谱,揭示了ETS/bZIP转录因子家族的核心调控作用。发现DNA修复与代谢重编程的早期协同激活,为理解T细胞增殖准备提供了新视角。尤其重要的是,研究提出了耗竭基因调控的两阶段模型:急性激活阶段的可逆性表达与慢性刺激下的表观遗传固定,这为优化免疫检查点抑制剂(ICIs)治疗时机和联合表观遗传修饰剂策略提供了理论依据。这些发现对设计更持久有效的过继性细胞疗法(ACT)具有重要指导价值。
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