Science子刊：揭示DC-SCRIPT控制cDC1树突细胞的命运和功能

2021年4月6日讯/生物谷BIOON/---树突细胞（DC, 也译为树突状细胞）的功能多样化是建立保护性免疫反应的关键步骤。尽管DC谱系的多样性很重要，但其遗传基础还不完全清楚。转录因子DC-SCRIPT在经典DC（conventional DC, cDC）及其定向骨髓祖细胞中表达，但在浆细胞样DC（plasmacytoid DC, pDC）中不表达。cDC进一步可分化两个亚群：cDC1和cDC2。虽然这两个cDC亚群都是基于MHCII分子的CD4+ T细胞反应的有力驱动因子，但是cDC1具有将外源性抗原交叉递呈给CD8+ T细胞的能力，而且由于它在促进抗肿瘤反应中的潜在作用，这一特性受到了广泛的研究。

在一项新的研究中，澳大利亚研究人员构建出一种称为Zfp366tdTomato的小鼠报告染料和基因敲除小鼠品系，在单细胞水平上研究了DC-SCRIPT表达。他们在骨髓的一部分定向产生cDC1的克隆源性祖细胞中检测到DC-SCRIPT，但是它在cDC2祖细胞中不存在。一旦植入到外周器官后，cDC1和cDC2都表达了大量的DC-SCRIPT，前者的DC-SCRIPT水平最高。然而，DC-SCRIPT剔除导致下降的cDC1分化潜能，然而，cDC2分化略有增加。

在DC-SCRIPT缺陷小鼠中观察到的残留cDC1显示出异常的细胞表面表型，通常用于鉴定该谱系的标志物（XCR1、CD103或CLEC9a）表达减少，而经典cDC2标志物（CD11b或CD172a）表达增加。这种身份的改变并不限于细胞表面标志物，因为转录分析显示，DC-SCRIPT正向控制了近一半（44%）的cDC1基因特征，而只有8%的cDC1基因特征被DC-SCRIPT负向调控。这些作者还注意到，DC-SCRIPT缺失的cDC1获得了pDC和cDC2基因特征，这表明DC-SCRIPT在cDC1中抑制这些基因表达程序。奇怪的是，尽管DC-SCRIPT表达明显，但它在cDC2中发挥的作用并不明显，属于cDC2特征的基因中有<5%是由DC-SCRIPT控制的。这些观察结果表明，DC-SCRIPT可能与cDC2中缺乏的尚未确定的蛋白搭档协调cDC1基因表达程序。与这一假设相一致，在cDC1中，DC-SCRIPT结合的染色质区域的数量大大超过cDC2中的染色质区域，而且在cDC1中，这些区域经常被对其分化至关重要的转录因子 IRF8和BATF3共同占据。这些数据表明，DC-SCRIPT是控制cDC1谱系的转录枢纽的一个组成部分。

DC-SCRIPT表达式定义了cDC谱系。图片来自Science Immunology, 2021, doi:10.1126/sciimmunol.abf4432。

IRF8是cDC1的谱系决定性转录因子，这是因为它在所有cDC1中高度表达，并且绝对是它们的产生所必需的。BATF3与ID2在前体cDC1（pre-cDC1）中的诱导表达被认为是定义cDC1谱系的决定性步骤，因为它导致Irf8自动激活。BATF3在前体cDC2（pre-cDC2）中的缺失被认为不利于这些祖细胞中IRF8的维持，从而阻止定向cDC1分化，而允许cDC2分化。这项新的研究为控制Irf8在DC祖细胞中的表达的分子机制增加了一层复杂性。对BATF3而言，在相对于Irf8转录起始位点+32 kb的增强子中检测到DC-SCRIPT的结合，这对维持Irf8在cDC1中的表达至关重要。值得注意的是，本研究中观察到的前体cDC1表型反映了在Batf3-/-和Irf8+32kb-/-小鼠中观察到的表型。DC-SCRIPT对于骨髓中前体cDC1祖细胞的特化是可有可无的，但在该谱系进一步成熟时，DC-SCRIPT对于维持足够水平的IRF8是必不可少的，从而证实了IRF8 +32kb增强子在控制cDC1成熟中的关键作用。

DC-SCRIPT如何调控Irf8 +32-kb增强子的活性，目前尚不清楚，但可能涉及该位点染色质可及性的变化，这是因为Batf3的表达本身在DC-SCRIPT缺失的cDC1中没有改变。DC-SCRIPT在前体cDC1中表达，但不在前体cDC2中表达，以及它在+32-kb增强子中的结合，支持了早先提出的Irf8自动激活构成确定cDC1命运的重要步骤，以及Batf3和Zfp366在前体cDC2中表达的延迟，导致Irf8表达减少，构成了一个参与cDC2发育程序的关键分子开关。

虽然DC-SCRIPT缺失导致所有研究的淋巴组织和非淋巴组织中的常驻cDC1数量减少，但DC-SCRIPT缺失的迁移性cDC1数量在皮肤引流淋巴结中没有改变。从缺乏BATF3的小鼠中分离的迁移性cDC1也有类似的观察结果，这表明除了DC-SCRIPT和BATF3的功能之外，存在一种推定的补偿机制，以支持迁移cDC1在皮肤引流淋巴结中的产生。这种补偿性途径的性质值得进一步研究。同样，尽管DC-SCRIPT在cDC2、朗格汉斯细胞和红髓巨噬细胞中表达丰富，但是这些作者没有观察到它在这些细胞类型中有任何明确的功能。这是否是由于迄今为止所使用的检测方法的局限性或由于相关转录因子的冗余，仍有待探索。

DC-SCRIPT也在人单核细胞衍生的DC中表达，体外研究已表明，在这种DC中，它作为核受体的共抑制因子并调节IL-10的产生。然而，到目前为止，还没有任何研究解决了DC-SCRIPT在cDC谱系中的功能或者它在保护性免疫中的作用。这些作者提供的证据表明，DC-SCRIPT控制着cDC1的两个主要功能，即捕获和呈递细胞结合抗原和IL-12产生。cDC1中的DC-SCRIPT缺乏会导致CD4+T细胞和CD8+T细胞对细胞结合抗原的反应受损，而可溶性抗原的呈递与DC-SCRIPT无关。此外，通过联合使用cDC1中DC-SCRIPT结合的全基因组图谱、转录组学和功能获得方法，这项研究指出DC-SCRIPT在控制cDC1产生IL-12p40方面具有关键作用。IL-12是1型辅助性T细胞（Th1）免疫反应的关键诱导因子，而且与早先的报告表明它在促进IFN-γ介导的弓形虫感染控制中的关键作用一致，这些作者发现DC-SCRIPT缺失的小鼠更容易受到这种寄生虫的感染。

DC-SCRIPT通过增强IRF8的表达控制cDC1产生。图片来自Science Immunology, 2021, doi:10.1126/sciimmunol.abf4432。

总的来说，这项研究表明，DC-SCRIPT对cDC1的正常产生至关重要。DC-SCRIPT对于cDC1的细胞类型特异性功能也是必需的，这些功能对保护性免疫是至关重要的。因此，DC-SCRIPT与IRF8和BATF3一起成为调控cDC1谱系形成、维持和功能的转录回路（transcriptional circuitry）的核心组件。（生物谷 Bioon.com）

参考资料：

Shengbo Zhang et al. Type 1 conventional dendritic cell fate and function are controlled by DC-SCRIPT. Science Immunology, 2021, doi:10.1126/sciimmunol.abf4432.