새로운 항원 | 천진유량계유한회사

Nature 610권, 752~760페이지(2022)이 기사 인용

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자기 항원이나 무해한 외부 항원에 대한 내성을 확립하고 유지하는 것은 유기체의 건강을 보존하는 데 필수적입니다. 흉선 내에서 자가면역 조절인자(AIRE)를 발현하는 수질 흉선 상피 세포(mTEC)는 자가반응성 T 세포의 삭제 및 흉선 조절 T(Treg) 세포 발달의 촉진을 통해 자가 관용에 중요한 역할을 합니다1,2,3,4. 출생 후 몇 주 이내에 Treg 세포 분화의 별도 물결이 식이 및 공생 미생물군에서 유래된 항원에 노출되면 말초에서 발생하지만 말초 Treg(pTreg) 세포 생성을 담당하는 세포 유형은 확인되지 않았습니다. 여기서 우리는 4개의 주요 하위 그룹(TC I-TC IV)으로 구성된 mTEC와 수지상 세포의 전사 특징을 갖춘 Thetis 세포라고 불리는 RORγt+ 항원 제시 세포 클래스의 식별을 설명합니다. 우리는 pTreg 세포 분화의 물결과 동시에 초기 생애의 중요한 기간 동안 장 림프절 내에서 테티스 세포의 발달 물결을 밝혀냅니다. TC I과 TC III은 시그니처 mTEC 핵 인자 AIRE를 발현한 반면, TC IV는 AIRE 발현이 부족하고 TGF-β 활성화 인테그린 αvβ8을 포함하여 pTreg 생성에 필요한 분자가 풍부했습니다. Thetis 세포에 의한 주요 조직적합성 복합체 클래스 II(MHCII) 또는 ITGB8의 손실로 인해 장 pTreg 분화가 심각하게 손상되어 대장염이 발생했습니다. 대조적으로, RORγt+ 그룹 3 선천 림프구 세포(ILC3) 및 고전적 수지상 세포에 의한 MHCII 발현은 pTreg 생성에 충분하지도 필요하지도 않았으며, 이는 TC IV가 초기 생애에 필수적인 기능을 가진 관용원성 RORγt+ 항원 제시 세포임을 암시합니다. 우리의 연구는 공유된 세포 및 전사 프로그램의 참여로 표시되는 흉선과 말초에서 각각 자기 항원과 외래 항원에 대한 내성을 확립하기 위한 평행 경로를 보여줍니다.

흉선에서는 뚜렷한 상피 세포 계통이 자가반응성 T 세포의 결실과 Treg 세포 분화의 촉진을 통해 자가 항원에 대한 내성을 확립합니다1,2,3,4. mTEC의 이러한 기능은 조직 제한 항원의 이소성 발현을 조절하는 AIRE의 발현을 통해 부분적으로 매개됩니다. 관용 유도의 또 다른 주요 부위는 장 림프 조직 내에 있으며, 유아의 발달 중인 면역 체계는 이유 시에 많은 새로운 식이 성분과 군집 미생물에 노출됩니다. 이 초기 생애 발달 창에서 조화로운 숙주-미생물군 관계를 확립하는 것은 나중에 면역 매개 질환의 발병을 예방하는 데 중요합니다7,9. 장내 미생물에 대한 내성 확립의 핵심은 공생 유래 항원5,6,10,11과 만날 때 순수 T 세포가 말초 생성 Treg(pTreg) 세포로 분화하는 것입니다. 그러나 pTreg 세포 분화를 촉진하는 항원 제시 세포(APC)의 정체는 알려져 있지 않습니다. 장 면역 항상성을 확립하기 위한 좁은 시간 창은 신생아 장 틈새 내에 발달적으로 제한된 관용원성 APC가 존재함을 시사합니다.

고아 핵 수용체 RORγt의 발현으로 흉선 세포와 구별되는 흉선 외 pTreg 세포는 공생 세균 항원에 반응하여 장간막 림프절(mLN)에서 발생하고 장내 미생물에 대한 염증성 면역 반응을 억제하는 데 중요한 역할을 합니다6,11. 반대로, RORγt+ 세포(MHCIIΔRORγt)에 의한 MHCII 제한 항원 제시가 결핍된 마우스는 공생 박테리아에 대한 내성을 확립하지 못하기 때문에 심각한 장 염증이 발생합니다. 이는 RORγt+ APC와 RORγt+ pTreg 세포 생성 사이의 잠재적인 연관성을 시사합니다. 이러한 가능성을 해결하기 위해 우리는 pTreg 세포가 장에 축적되는 3주령의 MHCIIΔRORγt 마우스를 분석했습니다. 우리는 CD44hi T 효과기(Teff) 세포의 확장과 함께 mLN 및 결장 고유판 내의 RORγt+ pTreg 세포의 현저한 감소를 관찰했습니다(그림 1a-d 및 확장 데이터 그림 1a). 8주령에 이 쥐들은 결장 T 헬퍼 17(TH17) 세포의 확장과 함께 RORγt+ pTreg 세포의 지속적이고 심각한 감소를 나타냈습니다(그림 1e 및 확장 데이터 그림 1b). 염증성 TH17 세포를 억제하는 데 있어서 pathobiont 특이적 RORγt+ pTreg 세포의 역할. 조직학적 분석에 따르면 염증 세포 침윤, 점막 궤양 및 선와 손실이 있는 심각한 대장염이 입증되었으며(그림 1f, g), 이는 조절되지 않은 장 면역 반응을 예방하는 데 RORγt+ APC가 중요한 역할을 한다는 것을 확인시켜 줍니다.

1.5, adjusted P < 0.01) for each Thetis cell cluster. h, Dot plot showing expression of selected cell-surface markers that are differentially expressed between Thetis cell subsets. i, Gating strategy for identification of Thetis cell subsets. j, Intracellular expression of AIRE protein by Thetis cell subsets; each symbol represents an individual mouse (n = 4). k, summary of TC I–TC IV phenotypes. Plots in i are representative of n = 6 mice from 3 independent experiments. Data in b,e,j are representative of 3 independent experiments. Box plots in c indicate median (centre line) and interquartile range (hinges), whiskers represent minimum and maximum values, and dots represent outliers./p>

50,000 cells (viability 95%) were lysed for 4 min and resuspended in Diluted Nuclei Buffer (10x Genomics, 2000207). Lysis efficiency and nuclei concentration was evaluated on Countess II automatic cell counter by trypan blue staining. Nuclei (9,660 per transposition reaction) were loaded, targeting recovery of 6,000 nuclei after encapsulation. After the transposition reaction, nuclei were encapsulated and barcoded. Next-generation sequencing libraries were constructed following the manufacturer’s instructions, and were sequenced on an Illumina NovaSeq 6000 system./p>

1,000 and < 50,000), the number of detected genes (>500 and < 6,000), and the fraction of mitochondrial transcripts (<15%). Barcodes were further filtered based on the number of scATAC-seq fragments (3.5 < log10(number of fragments) < 4.5) and transcription start site enrichment score (>4). Arrow files were created from the scATAC-seq fragments using ArchR v1.0.154, and doublets were identified and removed with default parameters. Finally, any genes detected in <2 cells in the scRNA-seq data were discarded, leaving 20,779 genes. After clustering, the scRNA-seq data (described in ‘Dimensionality reduction, cell clustering, and visualization’), and based on the expression of marker genes, we identified 5 minor contaminant clusters (glial cells; cluster 17, plasmacytoid dendritic cell; cluster 18, Rorc–/lo CCR7+ dendritic or Thetis cell; cluster 19, mixed monocyte/cDC1; cluster 20, and macrophage; cluster 21) which were excluded from downstream analyses. In total, 10,145 cells remained, with a median scRNA-seq library size of 3,150 and a median of 13,885 scATAC-seq fragments./p>50,000), number of detected genes (>1,300), and the fraction of mitochondrial transcripts (<8%). Finally, genes detected in <2 cells were discarded. A total of 481 cells remained, with a median library size of 924,319 from 27,195 genes./p>1.5) and adjusted P value (<0.01). Ribosomal and mitochondrial genes were removed from the final list of genes reported or visualized. Where stated, the top DEG markers were subsequently selected for each group, based on fold change./p>

1.3, adjusted P < 0.01) comparing the scRNA-seq clusters in a one-vs-rest test, that were also expressed in the microarray data. The proliferating and progenitor clusters were excluded from the differential expression test, and the LTi clusters were grouped together. For visualization of results, only cell lineages containing a cell type with > 0.25 cosine similarity with either Thetis cell or ILC3 clusters were plotted./p>

1.3, adjusted P < 0.01) identified in a one-vs-rest differential expression test for non-proliferating Thetis cell clusters (2–5), that were also expressed in the thymic epithelial cells. Among individual clusters of thymic epithelial cells defined in the original dataset, we identified 2 clusters of transit amplifying AIRE+ cells (clusters 25 and 26), distinguished by signature gene expression including cell cycle genes./p> 1.5, adjusted P < 0.01), we identified orthologous human genes that were uniquely mapped by gprofiler2 and computed enrichment scores for Thetis cell subset gene signatures for each human cell./p>0.001 of the sequence) were filtered. Regions from all groups were compiled and overlapping regions were merged to their union, resulting in a non-overlapping set of 176,942 peaks. A peak-by-cell count matrix was created by ArchR with a ‘ceiling’ value of 4 for the counts to avoid strong biases./p> 1 h at room temperature, postfixed in 1% osmium tetroxide, dehydrated in acetone, and processed for Epon embedding. Ultrathin sections (60–65 nm) were counterstained with uranyl acetate and lead citrate. Images were taken with a transmission electron microscope (Tecnai G2–12; FEI) equipped with a digital camera (AMT BioSprint29)./p>

1.5, P < 0.01). d, Expression score of cell-cycle genes for each scRNA-seq cluster. e, Dot plot showing expression of myeloid genes. f, Flow cytometry of Zbtb46 (GFP) expression in ILC3 subsets from mLN of 3-week-old Zbtb46GFPRorgtcreR26lsl-tdTomato mice. Representative of n = 4 mice from two independent experiments. g-h, CellTypist derived cell labels for cell clusters from Fig. 2g, using a broad classification (g) or finer cell type annotation (h). i, Correspondence between cell labels for scATAC-seq and scRNA-seq./p>

1.5, adj. P < 0.01) between Aire+ mTEC and TC I. i, Bar graph showing log-normalized expression of Ptprc and Rorc genes in Aire+ mTECs and TCs. j, Flow cytometry of RORγt expression in Aire+ mTECs isolated from P18 RorcVenus-creERT2AireGFP mice. k, Heatmap reporting scaled expression values for top differentially expressed genes (FC > 1.5, adj. P < 0.01) between indicated SS2 clusters (f). Data in a,b are representative of > 3 independent experiments. Data in j representative of n = 5 mice from two independent experiments./p>