发现对调节性T细胞发育和免疫耐受至关重要的非编码DNA区域

调节性T细胞是如何诞生的?

大阪大学免疫学前沿研究中心(iFReC)5月6日宣布，他们研究了用于调节性T细胞发育的DNA区域，发现了对调节性T细胞分化和维持免疫平衡至关重要的DNA区域。 这项研究是由iFReC实验免疫学系的特邀教员川上龙二博士、当时的研究员北川洋子博士和特聘教授坂口志文领导的研究小组与京都大学病毒与再生医学研究所和美国斯坦福大学合作进行的。 该研究结果已发表在《免疫》杂志上。

免疫系统适当地捕获和消除对身体有害的致病性外来物质，如病毒和细菌，同时建立一种免疫耐受状态，使免疫系统对自我抗原、食物或共生细菌不发生过度反应。 调节性T细胞(Treg细胞)是辅助性T细胞之一，在各种情况下起到维持平衡的作用，如预防自身免疫性疾病、终止免疫反应，以及通过制动过度的免疫反应修复受损组织。

已有研究表明，调节性T细胞是从抗原刺激的CD4阳性T细胞亚群中分化出来的，转录因子Foxp3是一种核蛋白，对免疫抑制活性很重要。 然而，尚不清楚调节性T细胞是如何在细胞核内生成的。

对小鼠胸腺细胞的分析确定了Foxp3基因周围的两个非编码DNA区域

调节性T细胞由CD4阳性T细胞分化而来，在胸腺和外周肠道组织中遇到抗原，已知在儿童期胸腺中产生的数量特别多。 为了阐明调节性T细胞的发育机制，该研究小组利用下一代DNA测序技术检查了小鼠胸腺中未成熟细胞分化为调节性T细胞期间被激活的DNA区域。

结果显示，从T细胞分化的早期阶段开始，Foxp3基因区周围有两个独立的DNA区域被激活，而Foxp3是一个对调节性T细胞的分化和功能很重要的转录因子。 这两个区域位于X染色体上，被称为CNS0和CNS3区域，它们分别是400个碱基对和200个碱基对的小DNA序列，但属于非编码DNA区域，没有蛋白质蓝图信息。 然而，由于在许多哺乳动物的DNA中发现了类似的序列，包括人类的DNA(高度进化保守)，人们认为它们可能参与了调节性T细胞的发展。

在这两个地方都有缺陷的小鼠会出现严重的自身免疫性疾病

研究人员利用一种名为CRISPR/Cas9系统的基因组编辑技术，产生了缺乏CNS0或CNS3区域或两者的小鼠，并检查了它们对调节性T细胞的分化和功能的影响。 只缺乏CNS0或CNS3之一的小鼠，其调节性T细胞的数量略有减少，但发育正常。 另一方面，同时缺乏CNS0和CNS3的小鼠未能在胸腺中进行正常的调节性T细胞分化，并在身体的所有器官中发展出严重的自身免疫性疾病。 这些实验证明，非编码DNA区域，而不是蛋白质信息本身，在调节性T细胞的发展和自身免疫耐受的建立中起着重要作用。

在分化过程中与Foxp3基因的启动子区域进行立体互动

CNS0和CNS3区域的DNA序列分别被对调节性T细胞分化和功能重要的核蛋白识别，但它们在被哪些蛋白识别上不一定一致。 还发现这些区域在T细胞分化过程中被独立激活，并在Foxp3基因周围的DNA区域之间形成立体相互作用。 从这些研究中可以得出结论，CNS0和CNS3区域在调节性T细胞分化过程中，通过与Foxp3基因启动子区域的立体相互作用，以合作方式调节Foxp3基因的表达。

在许多情况下，对于因免疫系统过度激活而损害身体的疾病，如类风湿性关节炎和多发性硬化症等自身免疫性疾病，以及目前在全世界流行的与冠状病毒有关的新疾病，没有根本的预防或治疗方法。 本研究确定了一个在调节性T细胞发展中起作用的关键DNA区域，是在了解其发展机制方面迈出的重要一步。 该研究小组说："在此基础上，将有可能开发出将过度活跃的T细胞转化为调节性T细胞的方法，并在体内创造一个有利于生成调节性T细胞的环境，这有望为各种免疫学疾病开发出基本的预防和治疗方法。