近期，首都醫(yī)科大學(xué)免疫學(xué)系王宇教授課題組在國際學(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)合了單細胞轉(zhuǎn)錄組與表面蛋白聯(lián)合測序（CITE-seq）、單細胞染色質(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細胞發(fā)育的時空圖譜。

研究揭示了αβ T細胞與γδ T細胞在極早期（DN1階段）的譜系分化差異，重新定義了CD4 T與CD8 T細胞發(fā)育的命運抉擇程序（提出CD4 T為T細胞默認(rèn)發(fā)育命運），鑒定出一群具有類干細胞特征的CD8 T細胞亞群，并動態(tài)還原T細胞在胸腺皮髓質(zhì)區(qū)域的遷移軌跡。為理解免疫細胞分化及未來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細胞與γδT細胞在DN1期即發(fā)生分化

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

2. 雙陽性（DP）階段的漸進式轉(zhuǎn)錄與表觀重塑

DP 階段占據(jù)了胸腺細胞的絕大多數(shù)，傳統(tǒng)上常被視為一個相對均一的群體。本研究將其解析為三個連續(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處于擴增期，具有很高的增殖活性，表現(xiàn)為Ki-67高表達，推測主要用于在β選擇后擴增含有有效TCRβ鏈的細胞池。DP2處于重排與信號啟動期，細胞周期逐漸停滯，關(guān)鍵重排激活基因 Rag1/2再次被激活轉(zhuǎn)錄，同時NF-κB等TCR信號相關(guān)轉(zhuǎn)錄因子模塊開始啟動；DP3則進入相對靜息狀態(tài)，是接受正選擇與負(fù)選擇的關(guān)鍵窗口期。

3. CD4 T細胞為胸腺T細胞的默認(rèn)發(fā)育亞群

在CD4與CD8單陽性（SP）細胞的譜系分化機制上，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CD4 SP形成的關(guān)鍵轉(zhuǎn)錄因子Gata3的表達及其相關(guān)染色質(zhì)開放狀態(tài)，早在 DP2階段即已啟動，并在CD4 SP成熟過程中持續(xù)增強。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 CD4 命運程序的關(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，研究者依然檢測到CD4 SP細胞的存在，提示 CD4譜系分化可以不依賴MHC II信號啟動。而CD8 SP細胞的發(fā)育則更依賴轉(zhuǎn)錄因子 Runx3的表達以及MHC I信號驅(qū)動。

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

傳統(tǒng)觀點認(rèn)為，進入SP階段的胸腺細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胞特征（stem-like）的過渡態(tài)細胞。該細胞群具有很高的轉(zhuǎn)錄可塑性，并處于活躍的細胞周期狀態(tài)，高表達Mki67及E2F家族相關(guān)基因。同時，該亞群特異性高表達轉(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細胞空間發(fā)育軌跡

結(jié)合空間轉(zhuǎn)錄組技術(shù)，研究進一步動態(tài)重建了T細胞發(fā)育成熟的空間遷移路線。結(jié)果顯示，早期DN細胞起源于皮髓質(zhì)交界區(qū)（corticomedullary junction, CMJ），并向外皮質(zhì)遷移，其過程伴隨Cd44下調(diào)和Il2ra上調(diào)；隨后，DP細胞在皮質(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。

研究意義與未來展望

本研究通過時空多組學(xué)技術(shù)，不僅解答了基礎(chǔ)免疫學(xué)中關(guān)于T細胞分化命運的核心科學(xué)問題，其發(fā)現(xiàn)的胸腺中類干細胞CD8亞群更為臨床轉(zhuǎn)化帶來潛在希望，有望為未來的過繼性細胞療法（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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