揭秘肠道免疫密码：组织驻留记忆 CD8+ T 细胞时空印记的深度解析

肠道组织驻留记忆 CD8+ T（TRM）细胞对抵御感染至关重要，但其多样性起源不明。研究人员通过多种实验技术，研究 TRM细胞的分化。结果发现肠道结构信号塑造 TRM细胞多样性。这为理解肠道免疫及靶向免疫治疗提供依据。

　　在人体的免疫系统中，肠道就像是一座坚固的 “免疫堡垒”，时刻抵御着外界病原体的入侵。其中，组织驻留记忆 CD8⁺ T（T_RM）细胞发挥着关键作用，它们就像驻扎在肠道的 “特种兵”，能迅速对病原体做出反应，保护肠道免受感染。然而，这些 “特种兵” 存在着不同的 “作战形态”，即功能异质性，至少有两种不同状态的 T_RM细胞被发现，一种更具终末分化特征，另一种则类似祖细胞状态。但长期以来，这种多样性的起源一直是免疫学领域的一个谜题，就像隐藏在重重迷雾中的宝藏，等待着科研人员去探索挖掘。解开这个谜题对于深入理解肠道免疫机制，以及开发更有效的免疫治疗策略至关重要。

为了揭开这个谜题，来自美国加利福尼亚大学圣地亚哥分校等机构的研究人员展开了深入研究。他们通过一系列实验，发现肠道的细胞结构在感染后会产生局部指导信号，通过细胞因子分泌区域化和独特的细胞间相互作用，塑造了 T_RM细胞的多样性。这一发现为理解肠道免疫提供了新的视角，也为未来的免疫治疗研究指明了方向。相关研究成果发表在《Nature》杂志上。

研究人员在这项研究中用到了多种关键技术方法。首先是空间转录组学技术，包括 10x Xenium、Vizgen MERSCOPE 和 VisiumHD 等平台，用于分析细胞的空间位置和基因表达情况；其次是 CRISPR - Cas9 基因编辑技术，通过诱导基因敲除来探究基因功能；还利用了单细胞 RNA 测序（scRNA - seq）技术，辅助基因面板设计和分析细胞的转录状态。研究样本包括小鼠和人类的肠道组织，其中小鼠实验用于构建感染模型，人类样本则来自健康供体的肠道组织。

下面来详细看看研究结果：

• 构建空间框架（A spatial framework for SI T_RM cells）：研究人员用 T 细胞受体转基因 CD8 T 细胞（P14 CD8 T 细胞）构建小鼠感染淋巴细胞脉络丛脑膜炎病毒（LCMV）模型，采用双坐标轴系统和免疫分配图（IMAP）来量化 P14 CD8 T 细胞在小肠中的空间分布。结合空间转录组学技术，他们分析了不同感染时间点小肠中细胞的基因表达和细胞类型，发现 P14 CD8 T 细胞在感染后会动态占据小肠的不同区域，且其基因表达与位置密切相关。
• 空间定义的 SI T_RM细胞多样性（SI T_RM cell diversity is spatially defined）：通过计算细胞沿三个主要参考轴的坐标生成 IMAP，研究发现 P14 CD8 T 细胞的位置随时间动态变化，且其基因表达受组织内位置影响显著，尤其是隐窝 - 绒毛轴和上皮轴。例如，与祖细胞样 T_RM细胞相关的基因在绒毛下部表达，而与分化 T_RM细胞相关的基因在绒毛顶部表达。这表明小鼠小肠中 CD8 T 细胞的表型和基因表达异质性很大程度上取决于其在组织中的位置。
• 区域化肠道免疫信号（Regionalized intestinal immune signalling）：研究人员分析了 P14 CD8 T 细胞周围的细胞群落组成和细胞因子梯度，发现不同位置的 P14 CD8 T 细胞与不同的细胞相互作用，且多种细胞因子在隐窝 - 绒毛轴上存在表达梯度，如 Il10、Il7、Il21、Il15 和 TGFβ 等。这些信号可能影响 CD8 T 细胞的分化和功能，维持两种极化的 T_RM细胞状态，即绒毛顶部更分化的状态和隐窝区域祖细胞样状态。
• TGFβ 指导 SI CD8 T 细胞定位（TGFβ directs SI CD8 T cell positioning）：TGFβ 对肠道 CD8 T 细胞的归巢、滞留和分化维持有重要作用。研究人员通过空间转录组学分析发现，TGFβ 信号在小肠中存在空间调控，TGFβRII 敲除的 P14 CD8 T 细胞会向绒毛底部和肌层区域转移，且其核心 T_RM细胞特征和 TGFβ 程序下调。这表明 TGFβ 信号对 T_RM细胞在小肠中的定位和分化至关重要。
• CXCR3 介导的 SI CD8 T 细胞部署（CXCR3 - mediated SI CD8 T cell deployment）：CXCR3 的配体 CXCL9 和 CXCL10 是 T 细胞趋化因子。研究发现，感染后 CXCL9 和 CXCL10 在表达 C3 的成纤维细胞中强烈诱导表达，通过 CRISPR - Cas9 敲除 Cxcr3 后，P14 CD8 T 细胞在绒毛中的定位上移，且表现出更分化的 T_RM细胞表型。这说明 CXCR3 在引导短寿命效应细胞在感染早期聚集在绒毛下部、隐窝和基质区域中起重要作用。
• 人类 SI 中的空间 CD8 T 细胞程序（Spatial CD8 T cell programs in the human SI）：研究人员对健康供体的人类末端回肠进行空间转录组学分析，发现人类肠道 CD8 T 细胞也存在类似小鼠的空间印记现象，不同位置的 CD8 T 细胞与不同细胞相互作用，且基因表达存在差异。例如，GZMA 和 ITGAE 在绒毛顶部靠近上皮处表达，而 KLRG1 和 TCF7 在固有层和绒毛底部表达。这表明人类和小鼠的肠道 CD8 T 细胞在表型和基因表达上具有相似性。

研究结论表明，肠道的细胞结构对肠道内 CD8 T 细胞的多样性具有塑造作用。通过区域化的细胞因子分泌和细胞间相互作用，肠道为 T_RM细胞前体或短寿命效应 CD8 T 细胞的分化提供了特定的环境，使 T_RM细胞至少分为两种不同功能状态。此外，研究还揭示了 TGFβ 信号在引导 T_RM细胞定位和分化中的重要作用，以及 CXCR3 介导的 CD8 T 细胞部署机制。这些发现不仅为理解肠道免疫提供了新的理论基础，还为未来开发针对肠道相关疾病的免疫治疗策略提供了潜在的靶点和思路，对生命科学和健康医学领域具有重要的意义。