NEPA21助力人原代T細胞轉染

系統性紅斑狼瘡（SLE）是一種典型的自身免疫性疾病，以免疫系統異常激活為特征，具有高度的細胞異質性，可導致多個器官和組織的慢性炎癥和衰弱損害。SLE在臨床上的發展、表征和嚴重程度具有較大差異性，病程難以預測。因此，準確識別SLE發病的遺傳學和細胞型特異性機制，將有助于改善SLE的治療。先前的研究發現CD8⁺T細胞參與了SLE的發病過程，但是CD8⁺T細胞在SLE中的細胞異質性及其機制尚不清楚。

2023年3月，中山大學孫逸仙紀念醫院郭慶課題組和同濟大學生命科學與技術學院陳坤研究組等單位合作在eBioMedicine上發表了“Cytotoxic CD161^?CD8⁺ T_EMRA cells contribute to the pathogenesis of systemic lupus erythematosus”的文章。該研究揭示了SLE的細胞異質性，證實了DTHD1相關的CD161^?CD8⁺ T_EMRA細胞亞群在SLE的發病機制中的重要作用，為SLE的診斷和治療提供了一個新的視角。

為研究與SLE細胞類型特異性改變相關的遺傳關聯，研究人員對一個SLE家系的外周血單核細胞（PBMC）進行了單細胞轉錄組測序（scRNA-seq）和全外顯子組測序（WES），以探究與SLE相關的免疫細胞組成的變化。結果表明，scRNA-seq和WES數據不僅呈現了SLE中已知的B細胞和CD4⁺T細胞異質性，還發現PBMCs中的CD8⁺T淋巴細胞同樣具有明顯的異質性。

接下來，研究人員利用Monocle3揭示了CD8+T細胞從初級CD8_SELL細胞開始，通過以CD8_GZMK細胞為特征的中間狀態，最終到達兩個獨立的終端譜系（終末分化T細胞，T_EMRA），分別是CD8_GZMB和CD8_GZMH。基因差異表達（DEG）分析表明，CD8_GZMB細胞高表達“T細胞活化”、“T細胞受體信號通路”相關基因，而CD8_GZMH細胞則高表達CD161、KLRC2、IKZF2和LAG3等NK細胞特征基因。此外，CD8_GZMB細胞表現出比CD8_GZMH細胞更低的耗竭分數和更高的激活分數，表明它們在SLE發病機制中的不同作用。因此，研究人員將CD8_GZMB細胞和CD8_GZMH細胞分別更名為CD161^?CD8⁺T_EMRA細胞和CD161⁺CD8⁺T_EMRA細胞。有趣的是，細胞毒性CD161^?CD8⁺ T_EMRA細胞在SLE患者中顯著增加，并且該亞群的激活與病毒感染密切相關。通過對來自具有SLEDAI評分的SLE患者公開的RNA-seq圖譜分析，研究人員證明了CD161的低表達與高SLEDAI評分密切相關，CD161^?CD8⁺T_EMRA更能代表SLE的病理特征。

隨后，WES分析發現，在SLE家系中與SLE高度相關的DTHD1基因的死亡結構域（DD）存在移碼突變，在SLE患者的PBMCs中的表達顯著下調，并在CD161^?CD8⁺T_EMRA細胞呈現低表達。為探究DTHD1下調如何影響CD161^?CD8⁺T_EMRA細胞在SLE中的異常增殖，研究人員從健康人PBMCs分離出CD8⁺T細胞，對DTHD1進行基因敲降，顯著促進了包括p38 MAPK通路和mTOR通路在內的細胞增殖信號的激活，提示DTHD1的下調可能有利于細胞的增殖和抗凋亡（圖1j、k）。隨后，通過將CD161^?CD8⁺T_EMRA細胞與P815共培養，證實了DTHD1基因沉默的人原代CD8+T細胞對P815細胞具有更強的殺傷能力。

圖1 DTHD1敲降實驗

作者進一步研究了DTHD1在SLE發病中的的分子機制。相互作用分析表明，DTHD1可以通過DD與髓樣分化因子（MYD88）相互作用，NF-κB是MYD88誘導的信號轉導下游的核心轉鐵蛋白（圖2e）。實驗證明，野生型DTHD1而不是突變體DTHD1的過表達顯著降低了MYD88誘導的NF-κB的激活（圖2h）。因此，DTHD1的低表達或失活將釋放其對MYD88的抑制，激活NF-κB信號。此外，mTOR信號激活是T細胞增殖的主要原因，使用化學抑制劑TAK-242可以抑制MYD88活性，阻礙TCR誘導的mTOR信號的激活，進而抑制CD8⁺ T_EMRA細胞擴增，并有效降低對P815細胞的細胞毒性（圖2i）。上述結果表明，DTHD1基因突變可通過調節MYD88介導的途徑導致細胞毒性CD161^?CD8⁺T_EMRA細胞亞群的異常擴增，是SLE發病機制中的重要一環。同時，作者發現CD161^?CD8⁺T_EMRA細胞可以通過光信號與其他免疫細胞相互作用，導致全身性炎癥。在SLE的臨床診斷中，該細胞亞群也可以作為一種新的細胞標志物。

值得注意的是，鑒于原代T細胞難轉染的特性，為了研究DTHD1基因在CD8⁺ T細胞中的功能，研究人員在上述實驗中借助了NEPA GENE品牌的NEPA21高效基因轉染系統進行基因過表達和敲降，成功將3μg WT/Mutant-DTHD1過表達質粒和50 nM DTHD1 siRNA/NC siRNA分別電穿孔到5×10⁶人原代CD8⁺ T細胞中，為實驗的成功提供了重要助力。

圖2 DTHD1基因突變增強CD161^?CD8⁺T_EMRA細胞毒性