Science：转录因子KLF2抑制T细胞耗竭的关键转录因子

2025年2月14日，来自耶鲁大学的Nikhil S. Joshi团队在Science发表了标题为“KLF2 maintains lineage fidelity and suppresses CD8 T cell exhaustion during acute LCMV infection. ”的研究成果，发现单细胞CRISPR筛选（PerturbSEQ）揭示了转录因子KLF2在维持CD8+ T细胞效应谱系稳定性和抑制T细胞耗竭中的关键作用，为免疫治疗提供了新的调控靶点。

响应疾病体征的群体中的 CD8 T 细胞可以形成几种具有不同功能特性的离散状态。Fagerberg 等人。将 CRISPR/Cas9 基因编辑与单细胞 RNA 测序相结合，以检查小鼠 T 细胞中基因的缺失如何影响免疫反应期间这些不同状态的形成。转录因子 KLF2 是维持可能形成功能性效应子的细胞的可用性所必需的，并抑制细胞在感染急性淋巴细胞性脉络丛脑膜炎病毒后获得耗竭的表型。在肿瘤的情况下，KLF2 表达与维持干细胞样 T 细胞和限制终末功能障碍有关。

初始 CD8 T 细胞有可能在免疫反应期间分化成各种效应和记忆 CD8 T 细胞状态。这些状态反映了细胞抵抗感染、对免疫疗法做出反应或引起免疫病理学的功能潜力。急性 T 细胞反应与高度功能性的效应和记忆状态有关。相反，慢性抗原环境（如肿瘤和慢性感染）会驱动功能失调的 T 细胞命运决定，通常称为 T 细胞耗竭。

KLF2 可防止急性 LCMV 感染中异常的 CD8 T 细胞分化

尽管最近对这些不同的 T 细胞分化状态如何决定生理结果有了见解，但仍然不确定命运决定是如何做出的，以及存在哪些机制来抑制向替代命运的分化并保持谱系保真度。高维单细胞研究使深入研究不同免疫挑战中 T 细胞分化状态的范围成为可能，并且由此，人们努力推断分化轨迹及其潜在的转录调控。然而，传统上，这些预测是通过低通量敲除和/或谱系追踪实验来完成的。PerturbSEQ 是一种将靶基因的 CRISPR 扰动与单细胞 RNA 测序 （scRNA-seq） 相结合的技术，可实现分化过程的机械解剖。在这项研究中，研究人员使用 perturbSEQ 的目的是了解调节命运决定和保持 T 细胞谱系保真度的因素。

结果

使用 scRNA-seq 生成了急性和慢性淋巴细胞性脉络丛脑膜炎病毒 （LCMV） 感染中跨时间点 CD8 T 细胞状态谱的分化空间图 （DSM）。对四个时间点的分析揭示了急性感染中的线性分化轨迹，而在慢性感染中观察到效应轨迹和耗竭轨迹之间的分叉。然后，研究人员在急性 LCMV 感染的背景下，在 LCMV 特异性 CD8 T 细胞中对 ~40 个基因 [主要是转录因子 （TFs） 和表观遗传调节剂] 的文库进行了体内扰动 SEQ。该实验确定了可以调节细胞沿预期记忆到效应轨迹分化程度的蛋白质，从而突出了它们作为特定 T 细胞功能的抑制因子或启动因子的作用。此外，它阐明了 KLF2 作为维持效应子谱系保真度的转录因子。KLF2 敲除 （KO） T 细胞在急性 LCMV 感染期间异常获得明显的耗竭特征。这包括在原发性和继发性病毒攻击期间效应子和记忆分化和功能受损。KLF2 结合位点和整个基因组的表观遗传变化与慢性感染中观察到的基因座可及性变化重叠。机制研究表明，KLF2 在 T 细胞受体刺激后下调，并且是抑制定义耗竭的 TF （TOX） 的内在需要。上位性实验表明，KLF2 对于实现效应子定义的 TF TBET 的功能也至关重要。对肿瘤模型的研究表明，KLF2 在效应子的早期分叉和穷尽分化轨迹中发挥作用，因为需要 KLF2 来维持多功能 TCF1 CD62L 前体状态。KO 细胞对肿瘤的控制作用较差，并表现出增强的分化，具有耗竭和驻留的特征。KLF2 的过表达足以在肿瘤引流淋巴结中挽救这种前体状态，并在急性和慢性病毒感染中抑制耗竭特征并诱导效应子分化。

结论