近期，首都醫(yī)科大學(xué)免疫學(xué)系王宇教授課題組在國(guó)際學(xué)術(shù)期刊Journal of Advanced Research上在線發(fā)表題為Spatiotemporalmultiomicsreveal a default CD4 fate and a stem-like CD8 T cell subset in the thymus的最新研究成果。該研究結(jié)合了單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組與表面蛋白聯(lián)合測(cè)序（CITE-seq）、單細(xì)胞染色質(zhì)可及性（scATAC-seq）以及空間轉(zhuǎn)錄組（Spatial Transcriptome）技術(shù)，系統(tǒng)重構(gòu)了胸腺T細(xì)胞發(fā)育的時(shí)空?qǐng)D譜。

研究揭示了αβ T細(xì)胞與γδ T細(xì)胞在極早期（DN1階段）的譜系分化差異，重新定義了CD4 T與CD8 T細(xì)胞發(fā)育的命運(yùn)抉擇程序（提出CD4 T為T(mén)細(xì)胞默認(rèn)發(fā)育命運(yùn)），鑒定出一群具有類干細(xì)胞特征的CD8 T細(xì)胞亞群，并動(dòng)態(tài)還原T細(xì)胞在胸腺皮髓質(zhì)區(qū)域的遷移軌跡。為理解免疫細(xì)胞分化及未來(lái)腫瘤免疫治療提供了全新的理論基礎(chǔ)。

核心發(fā)現(xiàn)

1. αβT細(xì)胞與γδT細(xì)胞在DN1期即發(fā)生分化

經(jīng)典理論認(rèn)為αβ T細(xì)胞與γδ T細(xì)胞的譜系分化主要取決于DN3階段TCR基因重排的結(jié)果與信號(hào)強(qiáng)度。然而，本研究將這一時(shí)間節(jié)點(diǎn)大幅推前，在早期的DN1階段，細(xì)胞群體已出現(xiàn)顯著的轉(zhuǎn)錄與表觀遺傳異質(zhì)性。將分選出的γδ DN1(CD28loCD62Lhi)細(xì)胞回輸至TCRα敲除小鼠體內(nèi)，證實(shí)了該亞群在極早期便已具備特定的發(fā)育軌跡。

2. 雙陽(yáng)性（DP）階段的漸進(jìn)式轉(zhuǎn)錄與表觀重塑

DP 階段占據(jù)了胸腺細(xì)胞的絕大多數(shù)，傳統(tǒng)上常被視為一個(gè)相對(duì)均一的群體。本研究將其解析為三個(gè)連續(xù)的發(fā)育亞群（DP1至DP3），揭示出內(nèi)部高度有序的成熟軌跡。其中DP1處于擴(kuò)增期，具有很高的增殖活性，表現(xiàn)為Ki-67高表達(dá)，推測(cè)主要用于在β選擇后擴(kuò)增含有有效TCRβ鏈的細(xì)胞池。DP2處于重排與信號(hào)啟動(dòng)期，細(xì)胞周期逐漸停滯，關(guān)鍵重排激活基因 Rag1/2再次被激活轉(zhuǎn)錄，同時(shí)NF-κB等TCR信號(hào)相關(guān)轉(zhuǎn)錄因子模塊開(kāi)始啟動(dòng)；DP3則進(jìn)入相對(duì)靜息狀態(tài)，是接受正選擇與負(fù)選擇的關(guān)鍵窗口期。

3. CD4 T細(xì)胞為胸腺T細(xì)胞的默認(rèn)發(fā)育亞群

在CD4與CD8單陽(yáng)性（SP）細(xì)胞的譜系分化機(jī)制上，本研究提出了具有顛覆性的修正模型。

研究發(fā)現(xiàn)，驅(qū)動(dòng)CD4 SP形成的關(guān)鍵轉(zhuǎn)錄因子Gata3的表達(dá)及其相關(guān)染色質(zhì)開(kāi)放狀態(tài)，早在 DP2階段即已啟動(dòng)，并在CD4 SP成熟過(guò)程中持續(xù)增強(qiáng)。相比之下，經(jīng)典的CD4決定因子 THPOK（Zbtb7b）在DP階段保持沉默，僅在SP晚期被激活。該結(jié)果表明，Gata3更可能是啟動(dòng) CD4 命運(yùn)程序的關(guān)鍵轉(zhuǎn)錄因子，而THPOK主要參與后續(xù)的維持與鞏固。進(jìn)一步地，在MHC II敲除小鼠以及OT-I轉(zhuǎn)基因小鼠中，研究者依然檢測(cè)到CD4 SP細(xì)胞的存在，提示 CD4譜系分化可以不依賴MHC II信號(hào)啟動(dòng)。而CD8 SP細(xì)胞的發(fā)育則更依賴轉(zhuǎn)錄因子 Runx3的表達(dá)以及MHC I信號(hào)驅(qū)動(dòng)。

4. 發(fā)現(xiàn)胸腺內(nèi)的“類干細(xì)胞CD8 SP”亞群

傳統(tǒng)觀點(diǎn)認(rèn)為，進(jìn)入SP階段的胸腺細(xì)胞已基本處于終末分化狀態(tài)。然而，本研究首次在CD8 SP亞群中鑒定出一群具有類干細(xì)胞特征（stem-like）的過(guò)渡態(tài)細(xì)胞。該細(xì)胞群具有很高的轉(zhuǎn)錄可塑性，并處于活躍的細(xì)胞周期狀態(tài)，高表達(dá)Mki67及E2F家族相關(guān)基因。同時(shí)，該亞群特異性高表達(dá)轉(zhuǎn)錄因子Myb以及H2A.Z（參與DNA復(fù)制起始），提示其在胸腺特定微環(huán)境中維持增殖潛能的分子基礎(chǔ)。

5. 胸腺T細(xì)胞空間發(fā)育軌跡

結(jié)合空間轉(zhuǎn)錄組技術(shù)，研究進(jìn)一步動(dòng)態(tài)重建了T細(xì)胞發(fā)育成熟的空間遷移路線。結(jié)果顯示，早期DN細(xì)胞起源于皮髓質(zhì)交界區(qū)（corticomedullary junction, CMJ），并向外皮質(zhì)遷移，其過(guò)程伴隨Cd44下調(diào)和Il2ra上調(diào)；隨后，DP細(xì)胞在皮質(zhì)區(qū)域發(fā)育，并在Rag1/2激活后向髓質(zhì)方向回遷；最終，成熟的CD4/CD8 SP細(xì)胞高度富集于CMJ區(qū)域。此外，遷移調(diào)控相關(guān)基因，如S1pr1和Pecam1，在CMJ區(qū)域呈現(xiàn)明顯的空間表達(dá)梯度。這提示皮髓質(zhì)交界區(qū)不僅是胸腺的空間分界線，更可能是協(xié)調(diào)T細(xì)胞成熟及向外周輸出的關(guān)鍵功能區(qū)域。

研究意義與未來(lái)展望

本研究通過(guò)時(shí)空多組學(xué)技術(shù)，不僅解答了基礎(chǔ)免疫學(xué)中關(guān)于T細(xì)胞分化命運(yùn)的核心科學(xué)問(wèn)題，其發(fā)現(xiàn)的胸腺中類干細(xì)胞CD8亞群更為臨床轉(zhuǎn)化帶來(lái)潛在希望，有望為未來(lái)的過(guò)繼性細(xì)胞療法（ACT）、腫瘤疫苗研發(fā)以及抗腫瘤免疫微環(huán)境重塑提供全新的靶點(diǎn)和干預(yù)策略。

本文的第一作者為羅漢鵬博士后，崔秀萍博士以及李雅琴博士，通訊作者為鄭威研究員和王宇教授。

原文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.jare.2026.03.053

制版人：十一

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