TET2基因的缺失增强了原始髓系细胞和已分化髓系细胞对炎症的早期反应

《Experimental Hematology》：TET2 loss enhances early response to inflammation in primitive and committed myeloid cells

Tet2缺失与IL-1β协同诱导造血祖细胞增殖分化及成熟髓系细胞大量分泌炎症因子，通过RNA测序和IKK抑制剂验证炎症信号通路在TET2缺陷中的核心作用。

　　

马修·T·詹金斯（Matthew T. Jenkins）|丽贝卡·杜宾（Rebecca Dubin）|克尔斯滕·M·迪克森（Kirsten M. Dickerson）|菲比·阮（Phoebe Nguyen）|王静（Jing Wang）|斯坦利·C·李（Stanley C. Lee）|卢睿（Rui Lu）|罗伯特·S·韦尔纳（Robert S. Welner）|P·布伦特·费雷尔（P. Brent Ferrell）

美国田纳西州纳什维尔范德比尔特大学药理学系

摘要

在体内环境中，IL-1β的刺激能够增强Tet2^KO小鼠的造血干细胞（HSC）自我更新能力和髓系细胞的分化潜能。然而，关于Tet2^KO对IL-1β早期转录反应的影响，目前尚缺乏相关研究。为了解决这一问题，我们采用了一种可诱导的体外髓系分化模型，并结合RNA测序（RNAseq）技术，研究了Tet2^KO在短期IL-1β刺激下的表现。无论处于祖细胞还是分化细胞状态，我们都观察到包括Il1r1在内的多种细胞因子信号受体表达水平上调，同时炎症小体成分也有所增加。通过交互效应模型分析发现，TET2基因的缺失与IL-1β的刺激共同作用，导致祖细胞中炎症细胞因子及其增殖和分化调控因子的表达显著增强，而分化细胞中的细胞因子生成量也有所提高。进一步研究表明，抑制IKK复合体能够阻止Tet2^KO祖细胞的IL-1β诱导的增殖以及分化髓系细胞的TNFα生成，这为TET2缺陷细胞的潜在治疗靶点提供了线索。

提示性摘要：TET2基因的缺失与IL-1β的刺激共同作用，可诱导髓系祖细胞中炎症细胞因子的表达以及相关转录因子的变化；而缺乏TET2的分化髓系细胞则会产生更多种类、更多数量的炎症细胞因子。这两种细胞状态特异性的效应均可通过抑制IKK复合体得到缓解，这为克隆性血液疾病的治疗提供了新的思路。

引言

TET2基因编码一种DNA去甲基化酶，其功能缺失在克隆性造血（CH）和髓系恶性肿瘤中较为常见。^{1, 2} 在小鼠中，TET2基因的缺失会导致骨髓中髓系偏向的造血干细胞和祖细胞（HSPCs）的扩增。^{3, 4} 最近的研究表明，IL-1家族细胞因子可能在Tet2^KO模型的造血过程中起关键作用。研究发现，IL-1α能够扩增Tet2^KO HSPCs并激活对干细胞自我更新至关重要的基因表达程序。⁵ 类似地，慢性IL-1β刺激能够激活与HSC自我更新和抗炎能力相关的基因表达，同时促进下游GMP细胞的增殖。⁶ 在Tet2^KO HSPCs中敲除Il1r1基因后，其自我更新能力、髓系偏向性及生存优势均有所减弱。^{5, 6, 7} 尽管这些研究揭示了慢性IL-1暴露对原始Tet2^KO HSPCs的影响，但IL-1β对更成熟的髓系细胞的短期转录效应仍不清楚。

为了解决这一问题，我们使用了通过ER-Hoxb8系统永生化处理的Tet2^WT和Tet2^KO小鼠的髓系祖细胞，这些细胞可以被诱导进入终末髓系分化阶段。⁸ 通过分别对祖细胞和分化细胞状态下的细胞进行IL-1β刺激并随后进行RNA测序，我们发现Tet2^KO祖细胞在IL-1β的作用下会增加炎症细胞因子及其增殖和分化调控因子的表达；而成熟的Tet2^KO细胞则会产生大量炎症细胞因子，从而揭示了TET2缺失对IL-1β反应的细胞类型特异性影响。鉴于两种Tet2^KO细胞状态下的IL-1β反应均增强，我们推测这些细胞可能对IKK激酶（IKK）的抑制敏感。实验结果表明，IKK抑制剂能够有效抑制Tet2^KO祖细胞的IL-1β诱导的增殖以及成熟细胞的细胞因子生成，这为克隆性血液疾病的治疗提供了潜在靶点。

实验方法

细胞培养

Tet2^WT和Tet2^KO ER-Hoxb8细胞按照先前描述的方法制备，并以每毫升2×10⁵个细胞的密度在含有10% FBS、1% Pen/Strep、1% Glutamax和2% SCF的RPMI培养基中每隔一天传代一次。^{8, 9} 实验前通过PCR基因分型验证细胞系的TET2基因缺失状态。细胞定期使用ATCC试剂盒进行支原体检测，具体操作遵循制造商提供的方案。细胞培养试剂的来源详见补充表S1。

ER-Hoxb8分化实验

Tet2^WT细胞...

Tet2^KO细胞中细胞因子信号受体和炎症小体相关基因的表达增强

为了研究TET2缺失的细胞类型特异性效应，我们使用了通过条件性表达ER-Hoxb8永生化的Tet2^WT和Tet2^KO小鼠的细胞系。这些细胞类似于GMP细胞，可以被诱导进入终末髓系分化阶段（表现为CD117表达降低、CD11b表达升高以及细胞形态改变，详见补充图S1A、S1B）。⁸ 我们通过批量RNA测序分析了这些细胞在未分化状态和分化状态下的转录差异。

讨论

已有研究在体内环境中探讨了Tet2^KO造血细胞对IL-1α/β的反应，发现Tet2^KO HSPCs在IL-1α/β的作用下表现出更强的干细胞自我更新能力和炎症反应，同时GMP细胞数量也会增加。^{5, 6} 我们的研究进一步分析了早期和晚期髓系细胞对IL-1β的短期转录反应，结果与前述发现一致。IL-1β刺激确实能够促进髓系细胞的增殖和分化相关转录因子的表达。