近日，康奈尔大学威尔康奈尔医学院博士发现并鉴定了一群新的免疫细胞亚群，挑战了传统免疫学理论认知。
▲图 | 周文清（来源：）
其还阐明了这一细胞亚群在维护肠道健康中的重要性，并揭示了一条调控 RORgt 细胞亚群免疫反应的新途径，补充了现有免疫学理论知识。
她和所在团队还发现，这一途径在肠道炎症病人中出现了紊乱，并与疾病进程存在相关性，这提高了人类对肠道炎症的认知，或为肠道疾病的临床干预和治疗提供新的靶点。
目前，该研究处于理论探索阶段，离实际应用还有一段距离。
未来在炎症性疾病中，或可借助此次成果来增强组织免疫耐受，以维护组织健康，又或者在肿瘤等需要增强免疫反应的疾病中，通过抑制 ZBTB46 这一途径来促进免疫反应，从而清除病灶。
不过，博士坦言这些都是基于理论研究结果的设想，可行性和有效性有待进一步研究。
补充现有免疫学知识，论文发表于 Nature
人类肠道中寄居着数以亿万的微生物，这些微生物通常是有利于宿主的健康，因此被称为肠道共生菌群。
肠道同时也是重要的营养吸收器官，因此不断受到来自食物中的抗原和一些致病微生物的侵袭。
为维护肠道的稳态和健康，机体一方面需要“容忍”这些“外来的“食物抗原及共生菌群（被称为肠道免疫耐受），另一方面需要及时“清除”致病微生物，因此进化出了人体最大也最为复杂的免疫系统（肠道黏膜免疫），以应对复杂的肠道环境。
在肠道免疫系统中，聚集着一群高度表达类视黄醇相关孤儿受体 g（RORgt）的免疫细胞，这群免疫细胞由许多不同的亚群组成，其包括辅助性 T 细胞 17、调节性 T 细胞、gdT 细胞、以及 3 型先天淋巴细胞等。
这群表达 RORgt 的免疫细胞具有多重功能，并在维护肠道健康中发挥着重要作用：它们既能介导免疫和炎症反应，以防止致病微生物的入侵，同时也能维持肠道免疫耐受，以促进宿主与肠道共生菌群的和谐共处。
然而，动物研究表明，失调的 RORgt+ 免疫细胞会导致肠道免疫功能紊乱、甚至慢性炎症等肠道疾病。
另外，临床研究发现，在患有炎症性肠病、以及肠道癌症等肠道疾病的病人中，RORgt+ 免疫细胞的组成和功能，亦会发生改变。
因此，于肠道健康而言，RORgt+ 免疫细胞可能是把双刃剑，它们的组分及功能需要被严格地调控。
然而，健康肠道中 RORgt+ 免疫细胞的亚群组成，如何被调控，以及不同细胞亚群之间的功能特异性尚不完全清楚。
基于此，博士和所在团队，希望鉴定健康肠道中所有表达 RORgt 的免疫细胞， 以寻找调控 RORgt 免疫细胞功能的新途径，并研究这些途径与人类肠道疾病的相关性。
近日，相关论文以《ZBTB46 定义和调节保护肠道的 ILC3》（）为题，发表在 Nature 上[1]。担任第一作者，康奈尔大学威尔康奈尔医学院教授格雷戈里·F·索南伯格（）担任通讯作者。
▲图 | 相关论文（来源：Nature）
审稿人认为，这项研究是精心设计的，补充了现有的免疫学知识，是意想不到和令人兴奋的，并相信该研究一定会引起免疫学家的兴趣和广泛关注。
细胞的“刹车片”
为了研究健康小鼠肠道中 RORgt+ 免疫细胞的组成，该团队利用单细胞测序和高通量流式等技术，分析鉴定了肠道中所有高表达 RORgt 的免疫细胞，发现一共存在十个亚群，其中包括六个 T 细胞亚群、三个 3 型先天淋巴细胞（ILC3）亚群、以及一个 2 型固有淋巴细胞（ILC2）亚群。
在对单细胞测序结果进行分析时，他们意外地发现 3 型先天淋巴细胞的一个亚群，可以高度表达转录因子 ZBTB46。
这一发现引起了课题组的强烈兴趣。此前研究都认为，ZBTB46 只在常规树突状免疫细胞中特异性表达。而且，ZBTB46 是免疫学界公认的常规树突状免疫细胞的标志物。
因此，基于 ZBTB46 构建的工具小鼠模型，被广泛应用于常规树突状免疫细胞的研究。
为进一步确定 ZBTB46 在 3 型先天淋巴细胞中的表达，他们利用不同的小鼠模型和实验手段，分别在基因水平和蛋白水平上，证实了肠道 3 型先天淋巴细胞可以高表达 ZBTB46，且进一步证明了这一群能表达 ZBTB46 的 3 型先天淋巴细胞，在表型和发育上都明显区分于常规树突状免疫细胞。
这些结果暗示在评估之前或者今后使用基于 ZBTB46 的遗传工具研究常规树突状免疫细胞在免疫及炎症中的作用时，需要同时考虑这一 3 型先天淋巴细胞亚群的潜在贡献。
▲图 | 3 型先天淋巴细胞 表达 ZBTB46（来源：Nature）
接下来，该团队想知道 3 型先天淋巴细胞中 ZBTB46 的表达受什么因素调控。通过对比无菌小鼠和常规小鼠，他们发现无菌小鼠肠道中 3 型先天淋巴细胞表达更高的 ZBTB46。
因此，3 型先天淋巴细胞中 ZBTB46 的表达受肠道共生微生物群的控制。另外，课题组还发现炎症因子能提高 3 型先天淋巴细胞中 ZBTB46 的表达。
而且，在小鼠肠道有慢性炎症的情况下，3 型先天淋巴细胞中 ZBTB46 的表达，也会明显上调。
同时，他们发现不仅是在小鼠中，人体肠道中 3 型先天淋巴细胞，同样可以表达 ZBTB46。
通过对炎症性肠病病人样本进行分析，该团队发现炎症性肠病病人的肠道 3 型先天淋巴细胞中，也存在 ZBTB46 的上调，而且其表达水平与疾病的进程存在相关性。这些结果暗示 3 型先天淋巴细胞中的 ZBTB46，可能与肠道健康及炎症相关。
▲图 | 3 型先天淋巴细胞中 ZBTB46 的表达受道肠道共生菌群和肠道炎症的影响（来源：Nature）
为了进一步探究 ZBTB46 在 3 型先天淋巴细胞以及肠道健康中的作用，他们利用特异性敲除小鼠，将 3 型先天淋巴细胞中的 ZBTB46 进行敲除，结合转录组测序分析，发现 3 型先天淋巴细胞中 ZBTB46 的缺失，导致了炎症反应通路的上调。
这暗示其具有更强的促炎反应，而且特异性敲除小鼠的肠道中，出现了更多的辅助性 T 细胞 17，说明敲除小鼠的肠道中存在更强的免疫反应。
最后，在感染肠道致病菌之后，敲除小鼠表现出更强烈的炎症反应，包括肠道组织中出现更多的免疫细胞浸润、及肠道上皮屏障遭到更严重的破坏。
这些结果表明，ZBTB46 就像是细胞的“刹车片”，能够抑制 3 型先天淋巴细胞的促炎反应，从而增强肠道免疫耐受，进而通过限制肠道炎症来促进肠道健康。
▲图 | 缺失 3 型先天淋巴细胞中 ZBTB46 的小鼠表现出更强烈的炎症反应（来源：Nature）
而肠道中有多个表达 RORgt 的免疫细胞亚群，之前的研究表明某些亚群之间具有相似的功能。
然而，不同的 RORgt 细胞亚群在维护肠道健康中，是否各自发挥着独特的功能还是存在功能冗余，目前尚不完全清楚。
为回答这个问题， 博士等人进一步对单细胞测序结果进行分析，并结合不同的小鼠模型，最终发现表达 ZBTB46 的 3 型先天淋巴细胞，是重要细胞因子白细胞介素 22 的主要来源。
同时，白细胞介素 22 对维持肠道上皮屏障功能、以及促进肠道共生微生物群动态平衡，有着重要作用。
为了进一步研究这群细胞在维护肠道健康中的功能，他们在小鼠中将这一群表达 ZBTB46 的 3 型先天淋巴细胞完全去除，结果发现缺失了这一亚群的小鼠，在肠道致病菌的感染下，表现出更强烈的易感性、以及更严重的炎症反应。
因此，表达 ZBTB46 的 3 型先天淋巴细胞亚群，在维护肠道健康中发挥着不可替代的功能。
找到自己的“热血沸腾”
据介绍，本科就读于中南大学，之后在中科院微生物研究所获得硕士学位，期间其主要研究一种上呼吸道致病菌肺炎链球菌的抗生素耐药现象及机制。
从微生物所毕业后，她进入美国普渡大学生物系学习并获得博士学位，期间主要利用斑马鱼模型，研究一种先天免疫细胞嗜中性粒细胞的炎症反应。
在博士后期间，她主要利用小鼠及临床病人样本研究肠道黏膜免疫，耐受及炎症。
其表示，自己的研学之路似乎是一个从“小”到“大”的过程，研究对象从微生物、到斑马鱼、再到老鼠，而且每一步都有不小的转变。
在此过程中，她发现跳出舒适区，能够很快找到令自己热血沸腾的东西。她希望未来自己还能不断挑战自己超越自我，就如同科学研究一样，只有不断挑战现有理论，不断革新现有技术，才能持续向前发展。
对于这一研究中的发现，其实还有很多未解之谜。下一步， 博士和同事会更深入地探究 ZBTB46 在 3 型先天淋巴细胞及肠道健康中的功能，如何被调控，以及其对肠道疾病的发生和发展的影响。
参考资料：
1.Zhou, W., Zhou, L., Zhou, J. et al. ZBTB46 defines and regulates ILC3s that protect the intestine. Nature (2022). https://doi.org/10.1038/s41586-022-04934-4