Nature：浙江大学侯宇等解析神经肽调控T细胞发育新机制

来源：生物世界 2024-10-20 14:59

该研究通过单细胞测序，CRISPR-Cas9基因功能筛选鉴定了全新的神经-免疫调控轴，运用小鼠病毒感染模型，揭示了CGRP-RAMP3轴在激活有效的抗病毒免疫反应过程中的重要作用。

哈佛医学院/布莱根妇女医院 Vijay K. Kuchroo 团队等（侯宇博士为第一作者，浙江大学良渚实验室 百人计划 研究员）在 Nature 期刊发表了题为：Neuropeptide signaling orchestrates T cell differentiation 的研究论文。

该研究利用了小鼠体内以及体外的CRISPR-Cas9筛选系统，筛选了调节CD4+ T细胞分化的关键作用因子，揭示T细胞表达的神经递质受体（RAMP-CRLR）能够直接感知神经细胞分泌的降钙素基因相关肽（CGRP），从而响应病毒感染反应，高效分化Th1细胞，实现有效的病毒杀伤。该研究揭示了神经-免疫调控的新机制，为疾病的免疫治疗提供了新思路。

首先，该研究利用小鼠体内病毒感染模型，结合单细胞转录组分析，进行了小鼠体内Th1细胞分化的拟时序分析，鉴定Th1体内分化的动态表达图谱。随后，运用T细胞体外分化体系，建立Th1/Th2双分化系统，结合单细胞转录组分析，鉴定Th1细胞分化特异性高表达的基因。综上，结合T细胞体内和体外分化的表达模式，锁定基因功能筛选的候选基因（图1）。

然后，研究团队利用CRIPSR-Cas9基因筛选系统进行小鼠T细胞体内和体外分化的基因功能筛选（图2），并按照基因的功能进行排序，鉴定Th1分化的正向调节因子RAMP3。RAMP3能够与CRLR蛋白在细胞表面形成神经递质CGRP/ADM的受体，但是RAMP3在T细胞中调节Th1分化的具体机制还未可知。

接下来，研究团队确认了神经递质CGRP同样可以促进Th1细胞的分化，这与鉴定的RAMP3在T细胞中的调控作用一致。进一步运用RAMP3基因敲除的T细胞，研究者揭示了CGRP是通过T细胞表达RAMP3发挥调节作用。转录组测序显示CGRP激活T细胞中第二信使cAMP通路，cAMP的作用与CGRP高度一致，同样可以促进Th1细胞的分化。结合CUT Tag测序、Luciferase、Western等实验，研究团队进一步探究了CGRP通过RAMP3调控T细胞分化的作用机制：CGRP-RAMP3轴激活下游pCREB的表达，从而激活转录因子ATF3的表达，ATF3通过顺式作用上调Th1分化的关键转录因子STAT1的表达，从而促进T细胞向Th1亚群分化（图3）。

最后，研究团队运用小鼠LCMV病毒感染模型进一步发现CGRP-RAMP3神经免疫轴在小鼠抗病毒免疫过程中的重要调控功能。在小鼠急性病毒感染的第7天，野生型小鼠中大部分病毒已经被清除，而在CGRP基因缺失的小鼠中仍有较高的病毒滴度，以及肿大的脾脏，其原因是在CGRP基因缺失的小鼠中没有激活有效的Th1免疫应答，说明CGRP的表达对Th1细胞介导的病毒清除过程至关重要。同样，在RAMP3基因缺失的小鼠中，研究团队发现了和CGRP基因缺失小鼠中一样的现象，体现在病毒清除能力低下，肿大的脾脏以及受损的Th1细胞分化。利用小鼠T细胞移植转移模型，研究团队进一步锁定了T细胞中RAMP3的表达对病毒感染诱导的体内Th1分化至关重要。

综上所述，该研究通过单细胞测序，CRISPR-Cas9基因功能筛选鉴定了全新的神经-免疫调控轴，运用小鼠病毒感染模型，揭示了CGRP-RAMP3轴在激活有效的抗病毒免疫反应过程中的重要作用，为全面理解神经-免疫调控网络，探索新的免疫治疗靶点，提供了新的视角。

论文第一作者侯宇博士，2012年本科毕业于中国农业大学理科试验班；2017年博士毕业于北京大学生命科学学院，师从汤富酬教授；此后在哈佛医学院/布莱根妇女医院Vijay K. Kuchroo教授实验室进行博士后研究；2022年11月加入浙江大学医学中心/良渚实验室任 百人计划 研究员、博士生导师。

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