GFI1 通过转录和表观遗传程序维持 CD8+T 细胞干性和持久性的机制研究

【编辑推荐】为探究长寿记忆 CD8+T 细胞维持机制，研究人员聚焦转录抑制因子 GFI1，发现其在干细胞记忆（TSCM）和中央记忆（TCM）CD8+T 细胞中特异性表达。敲除 GFI1 导致记忆 T 细胞增殖减少并逐渐丢失，揭示 GFI1 对慢性感染中 CD8+T 细胞持久性的关键作用。

　　

在人体对抗病毒感染的漫长战役中，记忆 CD8⁺T 细胞如同训练有素的 “特种部队”，肩负着长期免疫监视的重任。尤其是其中的干细胞记忆 CD8⁺T 细胞（T_SCM）和中央记忆 CD8⁺T 细胞（T_CM），它们不仅具备自我更新能力，还能在再次遭遇病原体时迅速增殖分化为效应 T 细胞，是维持持久免疫应答的核心力量。然而，在慢性病毒感染（如艾滋病病毒、巨细胞病毒感染）中，记忆 CD8⁺T 细胞的维持机制一直笼罩在迷雾之中 —— 究竟是什么分子在调控这些细胞的命运，确保它们在长期抗原刺激下不衰竭、不丢失？这一科学问题的解答，对于开发更有效的疫苗和免疫治疗策略至关重要。

为了揭开这一谜团，澳大利亚昆士兰大学（The University of Queensland）的研究团队展开了深入研究。他们将目光聚焦于转录抑制因子 GFI1（Growth Factor Independence 1），发现其在病毒特异性 CD8⁺T 细胞中呈现差异表达，尤其在 T_SCM和 T_CM细胞中特异性高表达。通过一系列基因编辑和细胞追踪实验，研究人员揭示了 GFI1 在维持记忆 CD8⁺T 细胞持久性中的关键作用，相关成果发表在《Nature Immunology》。

研究团队采用了多种关键技术手段：利用 GFI1^tdTomato报告小鼠实时追踪 GFI1 表达动态，通过流式细胞术分选出不同 GFI1 表达水平的 CD8⁺T 细胞亚群；运用 RNA 测序（RNA-seq）和染色质可及性测序（ATAC-seq）解析转录组和表观遗传组差异；构建 GFI1 条件性敲除小鼠（GFI1^ΔCD8），结合骨髓嵌合体和过继转移实验，在急性和慢性病毒感染模型（如 LCMV 和 MCMV 感染）中观察 CD8⁺T 细胞的命运变化；此外，还通过单细胞多组学测序（scMultiome-seq）在单细胞水平整合分析基因表达和染色质状态。

GFI1 在记忆 CD8⁺T 细胞中的特异性表达模式

通过 GFI1^tdTomato报告小鼠，研究人员发现，在急性和慢性病毒感染后，GFI1 在初始 CD8⁺T 细胞（T_N）中高表达，激活后在效应 CD8⁺T 细胞（T_EFF）中迅速下调，但在 T_SCM和 T_CM细胞中持续表达。进一步分析显示，GFI1^hiCD8⁺T 细胞富集于记忆细胞亚群，高表达转录因子 TCF1、EOMES 和抗凋亡蛋白 BCL-2，且具有更强的增殖潜力和二次免疫应答能力。与之相对，GFI1^lo细胞则偏向效应细胞表型，增殖能力显著减弱。

GFI1 缺失导致记忆 CD8⁺T 细胞丢失和功能缺陷

在 GFI1^ΔCD8小鼠中，慢性感染后抗原特异性 CD8⁺T 细胞数量显著减少，尤其是 T_SCM细胞几乎完全消失，T_CM细胞也大幅减少。机制研究表明，GFI1 缺失导致细胞周期相关基因（如 Cdk1、E2f2）表达下调，线粒体功能异常，凋亡相关基因（如 Bax、Bid）上调，同时转录因子 EOMES 和 BCL-2 表达降低。过继转移实验显示，GFI1 缺陷的 CD8⁺T 细胞在二次感染中无法有效增殖，抗病毒能力显著下降。

GFI1 通过表观遗传调控维持 T_SCM细胞特性

ATAC-seq 和 scMultiome-seq 揭示，GFI1 通过结合染色质调控区域，抑制促静息基因（如 Btg1、Btg2）的表达，同时维持 EOMES、TCF1 等干性相关基因的染色质可及性。SCENIC + 分析显示，GFI1 参与调控以 E2F 家族为核心的增殖相关基因网络，并通过 EOMES-BCL-2 通路抑制激活诱导的细胞凋亡。值得注意的是，过表达 EOMES 仅能部分挽救 GFI1 缺陷细胞的存活，提示 GFI1 还通过其他独立于 EOMES 的途径维持 T_SCM细胞的增殖潜力。

GFI1 对慢性感染中 “记忆膨胀” 现象的调控

在巨细胞病毒（MCMV）感染模型中，GFI1 缺失导致 “记忆膨胀” 现象受损， inflationary CD8⁺T 细胞数量减少，无法维持长期免疫监视。这一现象与 T_SCM细胞的丢失和效应细胞前体（T_MPEC）向耗竭细胞（T_EX）的异常分化密切相关，进一步证明 GFI1 在维持记忆 CD8⁺T 细胞自我更新和分化平衡中的核心作用。

研究结论与意义

这项研究首次系统揭示了 GFI1 在维持记忆 CD8⁺T 细胞持久性中的双重作用：通过表观遗传机制抑制促静息程序，同时激活转录网络促进增殖和抗凋亡能力。GFI1 不仅是 T_SCM细胞身份的分子标志物，更是慢性感染中记忆 CD8⁺T 细胞维持的关键调控因子。这些发现为理解慢性病毒感染和肿瘤中 T 细胞耗竭机制提供了新视角，也为设计靶向 GFI1 的免疫增强策略 —— 如通过调控 GFI1 促进 T_SCM细胞扩增、改善疫苗诱导的记忆 T 细胞质量 —— 开辟了新方向。未来，进一步解析 GFI1 与其他干性因子（如 TCF1、TOX）的互作网络，有望为免疫治疗提供更精准的干预靶点。