Sci Adv：温州医科大学宋伟宏/王朝等合作揭示T细胞刺激响应性免疫调控新机制

细胞的发育与功能受到遗传因素和环境信号的精细调控。这种复杂的交互作用协调了一系列生物学活动，使得精确的基因表达模式和细胞行为能够反映这些多层面的信号。在这些过程中，高阶染色质结构的可塑性，包括染色质开放性、组蛋白修饰和三维（3D）染色体交互作用，以环境依赖的方式对细胞稳态产生重要影响。

以免疫细胞为例，近期的进展使得作者能够详细描述造血发育阶段及反映炎症信号的环境特异性调控状态。这些研究揭示了大量能够适应性响应不同免疫环境和刺激的功能性顺式调控元件（CREs）。

此外，高通量功能筛选技术的扩展不仅增强了作者将CREs与刺激响应环境相关联的能力，也揭示了许多先前未被重视的非经典调控单元。同时，整合来自全基因组关联研究（GWASs）和跨免疫环境的数量性状位点（QTL）分析的遗传证据，使研究者能够识别与炎症表型和免疫相关疾病相关的因果变异及基因。尽管这些研究取得了显著进展，但对于功能性基因组单元或因果基因在不同环境下的调控潜力及其响应性的完整描绘，仍缺乏系统性的归纳。

在识别因果调控因子方面实现高灵敏度和特异性的一个主要障碍在于，当代研究通常依赖于单一或不足角度的证据。

这在涉及T细胞活化过程及其相应基因组调控响应的研究中尤为明显，这些研究主要采用以下三种策略之一：（i）基于调控基因组学，包括表观基因组学、3D基因组学乃至单细胞多组学等方法，旨在定义T细胞刺激期间活跃的环境特异性CREs及其靶基因；（ii）基于功能筛选，例如CRISPR敲除（KOs）、CRISPR激活与CRISPR干扰（CRISPRa/CRISPRi）以及Perturb-seq，旨在探索破坏特定CREs或基因对T细胞活化及刺激响应的影响；（iii）基于遗传关联分析，例如在不同T细胞活化状态下进行基因表达QTL（eQTL）或染色质可及性QTL定位，旨在精确定位与免疫相关疾病相关的刺激响应性CREs及因果遗传变异。

然而，仅从单一视角概念化生物调控的动态过程并识别关键因子，可能引入偏差，过度简化复杂的交互作用并忽略环境特异性的细微差别。整合多层证据的综合方法不仅能优先确定调控因子在动态生物学过程中的重要性，还能显著增强其在特定环境下的功能可解释性。

模式机理图（图片源自Science Advances ）

在本研究中，作者以CD4+ T细胞的活化作为模型，深入刻画并整合了围绕T细胞刺激的多层调控基因组学、功能基因组学及遗传证据。作者评估了在T细胞活化过程中动态变化的关键染色质状态，并通过一种全面的综合方法，优先确定了对此过程至关重要的刺激响应性基因。

通过在高优先级基因CD28位点整合区域捕获Hi-C和tiling CRISPRa筛选，作者鉴定出数个真实的环境特异性CREs，它们为T细胞活化的生物学机制提供了时空维度的描绘。结合自身免疫性疾病的潜在GWAS因果变异和T细胞相关QTL数据，作者识别出一个因果性小插入变异rs5837875，该变异以刺激响应的方式调控CD28的活化。

模拟不同T细胞状态的体外机制实验表明，ZNF384介导等位基因特异性的染色质环化，以调控环境特异性的CD28表达及继发的T细胞免疫应答。这或可阐明与该位点相关的异常免疫活化及自身免疫性疾病易感性的机制。

瓯江实验室王朝研究员、广州医科大学附属妇女儿童医疗中心董玮博士和冯香玲博士生为文章的共同第一作者。瓯江实验室宋伟宏院士、王朝研究员和广州医科大学附属妇女儿童医疗中心周文浩教授、李俊教授为文章的共同通讯作者。瓯江实验室是本文第一作者单位和共同通讯作者单位。工作得到了国家自然科学基金项目、国家重点研发计划、浙江省自然科学基金、中央引导地方科技发展基金等项目的资助。

原文链接：

https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.ady2539