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前沿解讀 | 層浪流式助力揭秘CXXC1-FOXP3在Treg細(xì)胞表觀遺傳及功能穩(wěn)態(tài)的調(diào)控機(jī)制

內(nèi)容摘要

調(diào)節(jié)性T細(xì)胞（Treg）是維持免疫系統(tǒng)平衡的重要細(xì)胞，在預(yù)防自身免疫疾病中發(fā)揮關(guān)鍵作用。作為Treg細(xì)胞的關(guān)鍵標(biāo)志，轉(zhuǎn)錄因子FOXP3對(duì)于Treg細(xì)胞功能的維持不可或缺。然而，F(xiàn)OXP3如何與表觀遺傳學(xué)分子合作，共同調(diào)控Treg基因表達(dá)的機(jī)制尚且處于未知狀態(tài)。

近日，浙江大學(xué)附屬第一醫(yī)院的汪洌和沈立團(tuán)隊(duì)在《eLife》雜志上發(fā)表研究成果，首次發(fā)現(xiàn)CXXC1蛋白是FOXP3的重要共因子。他們發(fā)現(xiàn)，CXXC1通過維護(hù)基因啟動(dòng)子區(qū)域的H3K4me3活性修飾，來調(diào)控Treg細(xì)胞的功能和免疫穩(wěn)態(tài)。

科研團(tuán)隊(duì)介紹

浙江大學(xué)第一附屬醫(yī)院汪洌和沈立教授領(lǐng)導(dǎo)的研究團(tuán)隊(duì)，一直專注于調(diào)節(jié)性T細(xì)胞（Treg）的免疫調(diào)控研究，尤其關(guān)注它們的表觀遺傳調(diào)控機(jī)制。團(tuán)隊(duì)融合了免疫學(xué)和表觀遺傳學(xué)技術(shù)，如CUT&Tag組蛋白修飾繪圖、單細(xì)胞測(cè)序等手段，同時(shí)還構(gòu)建了CRISPR基因敲除小鼠和多種疾病模型，從多個(gè)角度系統(tǒng)解析Treg細(xì)胞的調(diào)控網(wǎng)絡(luò)。依托國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室平臺(tái)，團(tuán)隊(duì)在《Nature Immunology》等頂級(jí)期刊上發(fā)表了多項(xiàng)重要科研成果，為免疫學(xué)研究貢獻(xiàn)了新發(fā)現(xiàn)。

研究內(nèi)容

CXXC1與FOXP3協(xié)同調(diào)控Treg功能

團(tuán)隊(duì)首先應(yīng)用CUT&Tag技術(shù)繪制了Treg細(xì)胞的H3K4me3全基因組圖譜。結(jié)果顯示，F(xiàn)OXP3結(jié)合位點(diǎn)與H3K4me3峰高度重合，主要集中在啟動(dòng)子區(qū)域，提示FOXP3偏向活躍型染色質(zhì)（見圖1）。進(jìn)一步免疫共沉淀和免疫熒光實(shí)驗(yàn)確認(rèn)，CXXC1可以與FOXP3在細(xì)胞核內(nèi)直接結(jié)合，協(xié)同調(diào)控基因轉(zhuǎn)錄。

圖1.png

圖1

CXXC1缺失引發(fā)嚴(yán)重自身免疫疾病

團(tuán)隊(duì)構(gòu)建了 Treg 特異性敲除 Cxxc1 的小鼠（cKO），這類小鼠出現(xiàn)嚴(yán)重炎癥反應(yīng)以及 Treg 功能缺陷。cKO 小鼠在 3 周齡后，出現(xiàn)全身性炎癥癥狀，包括皮膚潰瘍、多器官淋巴細(xì)胞浸潤，同時(shí)伴有脾腫大、淋巴結(jié)腫大，體內(nèi) Treg 細(xì)胞數(shù)量減少，效應(yīng) T 細(xì)胞過度活化。在體內(nèi)實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ停鐚?shí)驗(yàn)性自身免疫性腦脊髓炎（EAE）和結(jié)腸炎模型中，cKO 小鼠的 Treg 細(xì)胞無法有效抑制免疫反應(yīng)，導(dǎo)致疾病惡化。

研究人員通過流式細(xì)胞術(shù)檢測(cè)發(fā)現(xiàn)，cKO 小鼠腸道、肝臟、肺中的 Treg 細(xì)胞顯著減少，CD8+ T 細(xì)胞及效應(yīng)記憶 T 細(xì)胞（CD44highCD62Llow）增多，IFN-γ、IL-17 等促炎因子分泌增加（見圖2）。

圖3.png

圖2

將 cKO 小鼠的 Treg 細(xì)胞移植到實(shí)驗(yàn)小鼠中，接受移植的小鼠 EAE 癥狀加重，脊髓中 Th17 細(xì)胞浸潤增加（見圖3）。

圖4.png

圖3

這些結(jié)果表明，CXXC1 缺失會(huì)導(dǎo)致 Treg 細(xì)胞穩(wěn)態(tài)失衡，引發(fā)系統(tǒng)性自身免疫反應(yīng)，其表型與 Foxp3 缺陷小鼠類似。

單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組與TCR分析

通過單細(xì)胞測(cè)序分析，研究人員發(fā)現(xiàn) CXXC1 對(duì)維持 Treg 細(xì)胞亞群穩(wěn)態(tài)至關(guān)重要。在 cKO 小鼠的 Treg 細(xì)胞中，naive 亞群數(shù)量減少，激活亞群增多，且細(xì)胞出現(xiàn)向激活狀態(tài)的異常分化。同時(shí)，Treg 細(xì)胞中抑制分子（如 IL10）和穩(wěn)態(tài)相關(guān)基因的表達(dá)顯著降低，促炎基因（如 IFN-γ）表達(dá)上調(diào)。利用流式細(xì)胞術(shù)檢測(cè)發(fā)現(xiàn)，Cxxc1 缺失小鼠的 IFN-γ 表達(dá)減少明顯，Ki-67 + 增殖細(xì)胞的比例也顯著降低（見圖4）。

圖5.png

圖5

H3K4me3廣度的調(diào)控機(jī)制

研究發(fā)現(xiàn)，CXXC1 缺失會(huì)導(dǎo)致 Treg 關(guān)鍵基因啟動(dòng)子區(qū)域的 H3K4me3 廣度減小。這些寬域修飾與基因的高效轉(zhuǎn)錄以及細(xì)胞身份的維持密切相關(guān)。團(tuán)隊(duì)通過全基因組甲基化測(cè)序（WGBS）證實(shí)，CXXC1 缺失對(duì) DNA 甲基化沒有影響，這表明 CXXC1 的功能主要依賴于對(duì) H3K4me3 的修飾（見圖5）。

圖6.png

圖5

研究總結(jié)

這項(xiàng)研究首次揭示 CXXC1 作為 FOXP3 的共因子，通過 H3K4me3 修飾而非 DNA 甲基化調(diào)控 Treg 細(xì)胞功能。結(jié)合CUT&Tag、RNA-seq等多組學(xué)整合，系統(tǒng)地解析了Treg的表觀遺傳調(diào)控網(wǎng)絡(luò)，通過EAE、結(jié)腸炎模型和混合嵌合體小鼠（het-KO），明確CXXC1在體內(nèi)Treg功能中的必要性。為深入理解 Treg 細(xì)胞的調(diào)控機(jī)制提供了新視角，也為自身免疫性疾病的治療提供了潛在的新靶點(diǎn)。

流式亮點(diǎn)

LongCyte?流式細(xì)胞儀：助力科研探索

在本研究中，層浪生物的LongCyte?流式細(xì)胞儀為關(guān)鍵實(shí)驗(yàn)提供了高效支持。無論是在表面標(biāo)志物檢測(cè)，還是細(xì)胞內(nèi)細(xì)胞因子與轉(zhuǎn)錄因子分析中，LongCyte?均展現(xiàn)出高靈敏度和高分辨率，能夠準(zhǔn)確捕獲微弱信號(hào)，區(qū)分復(fù)雜細(xì)胞群體。其先進(jìn)的多色熒光檢測(cè)技術(shù)大幅提升了數(shù)據(jù)質(zhì)量與實(shí)驗(yàn)效率，為科研團(tuán)隊(duì)節(jié)省了大量時(shí)間和精力。

參考文獻(xiàn)：Xiaoyu Meng, Yezhang Zhu, Kuai Liu, Yuxi Wang, Xiaoqian Liu, Chenxin Liu, Yan Zeng, Shuai Wang, Xianzhi Gao, Xin Shen, Jing Chen, Sijue Tao, Qianying Xu, Linjia Dong, Li Shen, Lie Wang. (2025) CXXC-finger protein 1 associates with FOXP3 to stabilize homeostasis and suppressive functions of regulatory T cells eLife 13:RP103417.

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