（文献随笔）时间单细胞转录组学和表观遗传学揭示了效应细胞、记忆细胞和耗尽CD8+ T细胞中共享和独特的生物回路(Nature Immunology, 2022年10月21日)

本文链接：https://blog.youkuaiyun.com/qq_40966210/article/details/127456464

研究通过单细胞转录组和ATAC测序分析，探讨了在急性与慢性刺激下CD8+T细胞（Teff、Tmem和Tex）的分化和异质性。文章指出，T细胞亚群的定义超越了传统标记物，表观遗传变化在细胞分化中起关键作用。Tex细胞在慢性刺激如癌症中形成，且在PD-1阻断治疗中动态演变。研究强调了理解T细胞亚群复杂性的必要性，为免疫疗法提供了新视角。

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原文链接

Shared and distinct biological circuits in effector, memory and exhausted CD8+ T cells revealed by temporal single-cell transcriptomics and epigenetics

阅读文献动机

太长时间没有静下心来认真的阅读文献了
最近手头上有很多文章需要写，需要学习捏造生物学故事的能力，所以选择了这篇关于编造免疫相关的生物学故事的文章
现在是北京时间 2022年10月23日00:15:16，早上 5 点有比赛，直接写文章写到比赛

我觉得的 Highlight

Naive T 细胞可以分化为效应 T 细胞（T_eff）、记忆 T 细胞（T_mem）和耗竭性 T 细胞（T_ex）。在这个分化过程，主要是因为一些发育通路中的特异性转录本或者表观遗传发生变化。这些改变会影响终末细胞产生不同的生物学功能和一些潜在的治疗潜力。因此，这篇文章主要就是为了探索并揭示上述不同类型的 T细胞中的差异分子环路和异质性。
传统的方法就是通过基因 marker 定义 T 细胞亚群，现在的新方法就是尝试通过一些生物学环路捏造新的 T 细胞亚群中的亚群。

我觉得有用的 Introduction

急性的外部刺激会导致 CD8⁺T 细胞变成T_eff和T_mem
在慢性刺激下例如癌症，会使得其产生T_ex
T_ex与肿瘤免疫治疗相关
T_ex可以分为前体T_ex、过渡T_ex和终末T_ex

原文中，在这部分一共引用了 5 篇文章。
大概浏览了一遍，主要是这篇2020年5月11日发在immunity上的一篇文章。
这篇文章主要阐述了耗竭性 T 细胞的 4 种不同类型的亚群，前体 I 型，前体 II 型，中间态和终末耗 T_ex 细胞
其中前体 I 型和 II 型可以相互转换。两种主要的区别是 I 型的T_ex细胞是组织驻留型的，II型的T_ex细胞是可以如血的，又被称为循环T_ex细胞
II 型T_ex细胞在 PD-L1阻断时激活，转化为中间态 T_ex细胞
这种类型的 T _ex细胞是具有类似于T_eff细胞样的功能
T_ex与T_eff一样会被细胞溶解
T_ex和T_mem一样可以长期存在，但是两种细胞使用的是不同的方式。
与T_eff 和T_mem相比，T_ex具有非常明显的表观遗传现象
It is unclear whether subsets of Teff, Tmem and Tex cells largely defined using a few proteins by flow cytometry reflect underlying cell type heterogeneity. 目前不清楚用流失所使用的蛋白定义这三种T细胞是否靠谱，不知道能否体现出他原本 T 细胞内部的异质性

我感兴趣的 Result

细胞类型的初步定义
首先检查了一下 CD8⁺T 细胞的三个主要标记物：Tox、Pdcd1（PD-1）和Tcf7（TCF-1)
结果发现，Tox编码形成T_ex所需的转录因子，在 Cl13 （慢性）感染期间高度表达，并且基因位点的可及性随时间增加（说明该位置的转录本表达异常活跃）。
在 Arm（急性感染缓解）组中进行细胞亚群定义

按照时间的逻辑先后顺序，分别定义了

第八天：记忆前体 (MP)、效应子 (Eff) 、CTL（CD8+ T）
第十五天：过渡（Trans） I 型、过渡（Trans） II 型、过渡（Trans）CTL
第三十天：出现记忆细胞 MEM
此外，对于 MEM 类型，在转录组水平只能识别出一个簇，但在 ATAC 水平可以识别两个簇
因此，确实，转录本表达差不多的细胞，但是表观水平不一样的话，应该得分为两种不同类型的细胞才是

按道理 MEM应该可以维持较长的存在，所以在感染 60 天和 200 天后进行了一次 ATAC 测序。在第 60 天的时候，仍然存在 MEM 细胞，且此时细胞转换为效应记忆细胞 EM

以上的研究结论，总结一下（可能和文章总结的不太一样，但是大概差不多）：
在急性缓解感染（类似于打疫苗）后，CD8+ T细胞开始克隆扩增，并且分化为记忆细胞前提和效应细胞（发生作用）
然后再 15 天之后变成 I 型和 II 型，I 型驻留在组织内，II 型开始在血液游走（按道理在游走的时候如果又发现没清理完的抗原就会被激活成为效应类型）
在过 15 天之后变成产生记忆细胞
然后再经过长时间，比如 30 天或者 170 天之后就会变成中央记忆细胞组织驻留记忆细胞

按照背景部分描述，Arm 组就类似于打疫苗。没有那种长期的刺激，因此按道理是没有 T_ex细胞的

识别T_ex细胞在长期刺激下的变化模式
上面说到，T_ex细胞的一般情况下可以分为三组——祖细胞（分为 I 型和 II 型），中间细胞（主要发生效应作用），终末细胞
在转录组水平可以非常明显的看到，随着时间节点的变化，T 细胞的亚型分布差异非常大

短刺激和长刺激下产生的效应细胞的表达模式也不同：

长刺激表达的基因	短刺激表达的基因
Tox	Klrg1
Lag3	Ccr2
Rgs16	Selplg
Ifi27I2a

4.PD-1 阻断会促T_ex 细胞亚群的分化
PD-1 阻断不会产生与Arm 组类似的T_eff 或 T_mem，也不会产生新的 T_ex表观遗传簇
换句话来说，PD-1 阻断，主要是帮助 II 型的前体细胞快速并大量的分化能产生效应作用的T_ex细胞
在肿瘤微环境中，由于 CD8⁺ T 细胞长期的受到刺激，从而形成对应肿瘤微环境的T_ex细胞，对肿瘤进行杀伤。
但是癌细胞不仅可以增殖也能变异，当超过效应T_ex细胞的最大清除能力范围外时，肿瘤组织真正意义上的正式形成。
在形成过程中如果癌细胞表达 PD-L1，对 T 细胞进行虚弱那么此时细胞就会大量的变成终末 T 细胞，无法发挥效应作用。当进行阻断的时候，II 型细胞继续分化为过渡态 T 细胞，并且 T 细胞一时半会儿不会变成终末状态，因此过渡态的细胞个数显著增加。