Sci Immunol丨Tim-3 适配器蛋白 Bat3 是耐受性树突状细胞

今天和大家分享一篇发表于2022年3月的文章，题目为“Tim-3 adapter protein Bat3 acts as an endogenous regulator of tolerogenic dendritic cell function”，发表在《Sci Immunol》杂志上。文章主要研究了Tim-3和其适配蛋白Bat3在调节免疫应答中的作用。研究发现，Bat3作为Tim-3的适配蛋白，在调节树突状细胞（DCs）功能中起到关键作用。在小鼠的自身免疫和癌症模型中，缺乏DCs中的Bat3表达会改变T细胞亚群，导致自身免疫减弱和肿瘤生长加速。此外，Bat3在DCs中的缺失导致蛋白质应答过度活跃，并增加了细胞内固有的类固醇合成，从而在旁分泌方式中抑制T细胞应答。这些发现揭示了Bat3作为DC功能的内源性调节器的重要性，为基于DC的免疫疗法提供了启示。

1.DC 中 Bat3 表达的缺失会改变 DC 与 T 细胞之间的交叉对话

自身免疫和癌症处于免疫激活谱的两端。在观察到DC中Bat3的缺失会改善中枢神经系统自身免疫之后，作者接下来研究了它是否会削弱抗肿瘤免疫。作者发现，在 MC38-OVA dim 结肠癌模型中，与对照组相比，Bat3 cKO 小鼠的肿瘤生长速度更快。为了研究Bat3在DC中的缺失如何影响DC的功能以及DC-T细胞在肿瘤微环境（TME）中的潜在交叉对话，作者在肿瘤发展的早期阶段收获了肿瘤，当时两组小鼠的肿瘤大小（40至60毫米 2 ）没有显著差异（22）。与作者在发生 EAE 的小鼠中枢神经系统的 DCs 中观察到的结果一致，作者发现 Bat3 cKO 小鼠和对照组小鼠的肿瘤组织中总 cDC 和 DC 亚群的绝对数量或频率均无明显差异；然而，与对照组相比，Bat3 cKO 小鼠 TME 中的 DCs 表现出较低的 CD40、CD86、CD80 和 PDL1 水平。

2.Bat3 调节体内 DC 的功能可塑性

为了更好地了解Bat3在DC中调节体内T细胞功能的作用，作者研究了携带MOG特异性T细胞受体（TCR）（Vα3.2 + ）的T细胞（24）在转入Bat3 cKO或同种对照组免疫MOG 35–55 肽后的扩增和分化。免疫后，作者检测了 2D2 细胞的增殖状况，发现它们在 Bat3 cKO 小鼠的 dLNs 和 CNS 中的增殖减少了。此外，从Bat3 cKO小鼠体内提取的2D2细胞表现出IL-17A + 和IFN-γ + 的显著减少，但IL-10 + T细胞却有所增加。这些发现加强了这样一种观点，即在自身免疫的建立过程中，DC 中 Bat3 的缺失抑制了效应 T 细胞的扩增和促炎细胞因子的产生。此外，来自Bat3 cKO小鼠的DC支持抗原特异性分化的FoxP3 + T细胞（T regs ）从dLN和中枢神经系统的2D2细胞中分化出来。

3.Bat3 的表达水平受微环境线索调控

在Toll样受体（TLR）激动剂（即LPS和含CpG的DNA）或促炎细胞因子（即IFN-γ）的作用下，DC发生功能性成熟和活化，随后导致有效的T细胞启动（25）。与此相反，使用地塞米松（DEX）（26、27）、维生素 D3（28）、IL-10（29）、血管活性肠肽（30）、维甲酸（31）、雷帕霉素（32）、阿司匹林（33）、环孢素 A（34、35）和肝细胞生长因子（36）等抗炎药物治疗会导致具有调控特征的TlDCs。为了分析 Bat3 的表达与直流细胞的免疫刺激和调节状态之间的关系，作者用各种 TLR 配体等促炎刺激物或 DEX 等抗炎药物处理直流细胞，然后检测 Bat3 的表达水平。作者发现，在免疫刺激条件下，Bat3 + 细胞的比例和 Bat3 的表达水平显著上调，而在调节条件下，Bat3 的蛋白水平和转录物水平均下调。这些数据表明，Bat3 的表达与 DCs 接收到的外部线索相关。

4.中枢神经系统 T 细胞格局在 DC 缺乏 Bat3 表达的情况下发生改变

为了阐明Bat3在DC中的表达对神经炎症期间T细胞格局形成的影响，作者在WT或Bat3 cKO小鼠EAE发病时对中枢神经系统浸润的T细胞进行了单细胞RNA测序（scRNA-seq）。经过降维和基于图的聚类，作者确定了 13 个淋巴细胞亚群，包括 4 个 CD8 + 亚群和 6 个 CD4 + 亚群，每个亚群都有独特的特征基因。第3群（CD4 + 天真样T细胞）、第11群（CD8 + 天真样T细胞）和第12群（CD8 + NKT细胞）是来自Bat3 cKO小鼠的主要T细胞群。在Bat3 cKO小鼠的主要CD4 + T细胞群（群3）和CD8 + T细胞群（群11）中，Tsc22d3与Rpl35、Lef1、Ccr7、Igfbp4、Rps27和Rps29都是前5个差异表达（DE）标记基因。

5.未折叠蛋白反应的激活增强导致 Bat3 缺陷的 DC 获得类似调控的特征

作者的数据表明，糖皮质激素在 Bat3 −/− DCs 的调控表型中发挥作用。髓系细胞是TME中内源性糖皮质激素的主要局部来源（22）。因此，作者通过检测参与糖皮质激素生物合成的酶（StAR、Cyp21a1、Cyp11b1、Hsd3b3 和 Hsd11b1）在 Bat3 +/+ 与 Bat3 −/− DCs 中的表达，测试了 DCs 的类固醇生成能力。所有这些基因在 MOG 35–55 肽免疫 Bat3 cKO 的 dLN DCs 中都有较高水平的表达。作者进一步证实，与 Bat3 +/+ DCs 相比，Bat3 −/− DCs 产生的皮质酮明显更高。

6.Bat3介导的ER应激调节控制着DC细胞内源性类固醇生成

作者接下来研究了ER应激与诱导DC中类固醇生成之间的联系。作者注意到，与 Bat3 +/+ DC 相比，TCA 循环中的酶类（Aco1、Idh1、Idh3a、Sdha 和 Sdhb）在 Bat3 −/− 中明显下调。缩酮酶（Aco1）和异柠檬酸脱氢酶（Idh）分别介导线粒体柠檬酸向异柠檬酸和α-酮戊二酸的转化，抑制这两种酶可将柠檬酸转用于细胞质脂质和固醇的合成（52）。作者假设，ER 应激和 UPR 的激活通过减少 TCA 循环酶的表达，将中心碳代谢从 TCA 循环转向类固醇生成。缺乏 Bat3 会降低体外 LPS 刺激的 BMDCs TCA 循环中多个基因的表达，而用 4PBA 处理可挽救这些基因的表达。

首先，作者深入地探讨了固有免疫和适应性免疫中的树突状细胞（DCs）及其与Tim-3和Bat3的相互作用；接着，第二部分详述了它们在癌症免疫调节中的核心角色；在第三部分，作者描述了作为连接适应性免疫和固有免疫之间桥梁的机制；最后，第四部分讨论了基于DCs的免疫疗法及其未来的治疗潜力。这篇文章内容丰富，为作者提供了许多生信分析的新视角，对于从事免疫研究的朋友们来说，这是一篇不容错过的好文章！