Aiolos通过抑制Eomes和IL-15信号通路负向调控小鼠CD8+虚拟记忆T细胞的生成

《Nature Communications》：Aiolos restricts the generation of antigen-inexperienced, virtual memory CD8+ T cells in mice

本研究揭示了转录因子Aiolos（Ikzf3）作为CD8+虚拟记忆T（TVM）细胞分化的新型负向调控因子。研究人员发现Aiolos缺失通过直接抑制Eomes和CD122（IL-2Rβ）表达，破坏IL-15/STAT5/Eomes信号轴，从而促进TVM细胞扩增和功能增强，最终提高机体对甲型流感病毒（IAV）的免疫控制能力。这一发现为增强抗病毒免疫提供了新的治疗靶点。

　　

在我们身体的免疫系统中，存在着一支特殊的"快速反应部队"——虚拟记忆T细胞（T_VM）。与传统记忆T细胞需要经历实际抗原刺激才能形成不同，T_VM细胞能够在没有外来抗原接触的情况下自发产生，这使得它们在病原体入侵的早期就能迅速投入战斗。这些细胞通过产生干扰素-γ（IFN-γ）和颗粒酶B（GzmB）等效应分子，以及NKG2D介导的旁观者杀伤作用，为机体提供重要的第一道防线。然而，尽管科学家们已经知道白细胞介素-15（IL-15）信号通路和转录因子Eomes在T_VM细胞分化中起着关键作用，但这一过程的上游调控机制仍不清楚。

近日，发表在《Nature Communications》上的一项研究为我们解开了这个谜题。由Srijana Pokhrel、Gayathri Dileepan、Melissa R. Leonard等研究人员组成的团队发现，转录因子Aiolos（编码基因Ikzf3）是T_VM细胞分化的关键负向调控因子。这项研究不仅揭示了免疫记忆形成的新机制，也为开发增强抗病毒免疫力的治疗策略提供了新思路。

研究人员运用了多种关键技术方法开展研究：通过流式细胞术分析T细胞亚群；利用RNA测序和ATAC测序（检测染色质可及性）分析基因表达和表观遗传调控；通过启动子报告基因实验研究转录调控机制；采用甲型流感病毒（IAV）感染模型评估体内免疫功能；并通过过继转移实验验证T_VM细胞的功能。所有实验均使用特定病原体清洁（SPF）级小鼠。

Aiolos抑制Eomes和CD122在CD8⁺T细胞中的表达

研究人员首先发现，在未受感染的Aiolos缺陷（Ikzf3^-/-）小鼠中，脾脏CD8⁺T细胞表达Eomes和IL-15受体亚基CD122（由Il2rb编码）的水平显著升高。通过染色质免疫沉淀测序（ChIP-Seq）分析，他们发现Aiolos能直接结合到Eomes和Il2rb基因的启动子区域。进一步的机制研究表明，Aiolos通过与STAT5竞争结合DNA，抑制STAT5介导的Eomes表达诱导。这些结果确立了Aiolos作为Eomes和CD122的转录抑制因子。

Aiolos缺陷导致T_VM群体扩增

通过流式细胞术分析，研究人员发现Aiolos缺陷小鼠在脾脏、血液、肝脏和纵隔淋巴结中具有更高频率和数量的T_VM细胞。值得注意的是，在甲型流感病毒感染后第一天，Aiolos缺陷小鼠肺中定居的CD8⁺T_VM细胞数量也显著增加。胸腺分析表明这些变化主要是外周T细胞调控的结果，而非胸腺发育异常所致。

Aiolos缺陷促进T_VM基因编程

RNA测序分析显示，Aiolos缺陷的T_VM细胞在转录组水平上与野生型存在明显差异。与T_VM细胞分化、迁移和效应功能相关的基因（如Eomes、Tbx21、Ccr2、Cxcr3等）表达上调，而与组织定居相关的基因（如Itgae、Cd69）表达下调。基因集富集分析（GSEA）进一步表明，IL-15信号、先天免疫反应和效应记忆反应相关基因在Aiolos缺陷的T_VM细胞中显著富集。

Aiolos改变T_VM基因调控区域的染色质可及性

ATAC测序分析发现，Aiolos缺陷导致T_VM细胞中多个关键基因调控区域的染色质可及性发生改变。与T_VM细胞转录调控、细胞因子受体表达和效应功能相关的基因区域可及性增加，而与组织定居和迁移相关的基因区域可及性降低。这表明Aiolos通过调控染色质开放性来影响T_VM细胞的基因表达程序。

Aiolos缺陷增强T_VM细胞的功能能力

功能实验表明，Aiolos缺陷的T_VM细胞对细胞因子（IL-12、IL-18和IL-15）刺激表现出更强的反应性，表现为STAT5和STAT4磷酸化水平升高，以及IFN-γ、颗粒酶B和NKG2D表达增加。细胞毒性实验进一步证实，Aiolos缺陷的T_VM细胞具有更强的杀伤能力，且这种杀伤作用依赖于NKG2D。

Aiolos缺陷增强对IAV感染的控制

在甲型流感病毒感染模型中，Aiolos缺陷小鼠表现出更好的病毒控制能力和更轻的疾病严重程度。感染早期（1天后），Aiolos缺陷小鼠肺中T_VM细胞浸润显著增加。通过FTY720处理阻断淋巴细胞迁移，研究人员证实这些细胞是从外周迁移而至，而非原位扩增。重要的是，过继转移实验表明，接受Aiolos缺陷T_VM细胞的Cd8^-/-受体小鼠在感染后肺部病毒RNA水平显著降低，直接证明了Aiolos缺陷T_VM细胞的增强保护能力。

这项研究首次确立了Aiolos作为T_VM细胞分化和功能的关键负向调控因子。研究人员发现，Aiolos通过直接抑制Eomes和CD122的表达，破坏IL-15/STAT5/Eomes信号轴，从而限制T_VM细胞的生成。在Aiolos缺失的情况下，T_VM细胞不仅数量增加，其细胞因子反应性、效应分子产生和细胞毒性功能也显著增强，最终导致机体对病毒感染的控制能力提升。

该研究的发现具有重要的理论意义和潜在的应用价值。在基础研究层面，它深化了我们对记忆T细胞分化调控机制的理解，揭示了Aiolos在免疫记忆形成中的新功能。在临床应用方面，考虑到Aiolos是来那度胺等药物的已知靶点，这项研究为通过调控Aiolos来增强T_VM细胞介导的免疫应答提供了理论依据，可能在抗感染免疫、肿瘤免疫治疗等领域具有广阔前景。然而，Aiolos缺失对长期抗原特异性记忆CD8⁺T细胞亚群分化的影响仍有待进一步研究。