Ndrg3：维持 T 细胞稳态的关键调控因子 —— 开启免疫研究新视野

为探究 T 细胞稳态维持机制，研究人员聚焦 Ndrg3，发现其对 T 细胞发育、增殖、凋亡及相关信号通路意义重大。

　　在免疫系统的复杂世界里，T 细胞宛如一群训练有素的卫士，时刻守护着身体的健康。外周 T 细胞池由处于不同分化状态的细胞组成，它们的多样性对于免疫系统识别和应对各种病原体至关重要。在 T 细胞的发育过程中，胸腺负责产生具有新特异性的细胞，而外周则承担着维持这些细胞稳定并使其随时准备应对潜在威胁的重任。在这个过程中，维持初始 T 细胞（na?ve T cell）的稳定是免疫系统正常运作的关键环节。然而，目前关于 T 细胞发育和稳态维持的机制尚未完全明晰，仍有许多关键的调控因子等待被发现。

为了深入探究 T 细胞稳态的维持机制，来自马克斯?普朗克免疫生物学和表观遗传学研究所（Max Planck Institute of Immunobiology and Epigenetics）的研究人员开展了一项重要研究。该研究成果发表在《SCIENCE ADVANCES》上，为我们理解 T 细胞的生物学特性提供了新的视角。

研究人员运用了多种关键技术方法。首先，通过构建基因工程小鼠模型，利用 pLck-Cre 驱动在 T 细胞发育早期敲除 Ndrg3 基因。其次，借助流式细胞术，对不同发育阶段的 T 细胞进行精确分析，包括细胞表面标志物的检测、细胞周期分析、凋亡细胞的鉴定等。此外，运用 RNA 测序（RNA-seq）技术，全面探究基因表达变化，以揭示 Ndrg3 基因缺失对 T 细胞的影响机制。

研究结果如下：

1. Ndrg3 对胸腺细胞发育影响不大，但对建立外周 T 细胞群体至关重要：研究人员发现，尽管在 Ndrg3 基因敲除（Ndrg3^TKO）小鼠的胸腺中，Ndrg3 基因被有效敲除，但胸腺细胞的发育在表面标志物表达上基本正常，如总胸腺细胞数量、双阴性（DN）、双阳性（DP）、CD4 单阳性（CD4SP）和 CD8 单阳性（CD8SP）亚群的比例和数量均无明显变化。然而，在外周 T 细胞群体中，情况却截然不同。Ndrg3^TKO小鼠脾脏中 CD4⁺和 CD8⁺T 细胞的比例和绝对数量显著减少，且初始 T 细胞比例降低，效应记忆（EM）T 细胞比例增加，这表明 Ndrg3 在调节外周 CD4⁺和 CD8⁺T 细胞稳态方面发挥着重要作用，且 CD8⁺T 细胞对 Ndrg3 的缺失更为敏感。
2. Ndrg3 缺失导致初始 T 细胞失去静止状态：进一步研究发现，Ndrg3 缺失的 CD8⁺T 细胞从胸腺向外周的转移过程正常，但在成熟过程中出现异常，凋亡率增加。同时，细胞周期分析显示，Ndrg3 缺失刺激了外周初始 CD8⁺T 细胞进入细胞周期，增殖率上升，这表明 Ndrg3 缺失使初始 CD8⁺T 细胞失去了静止状态，呈现出凋亡和增殖速率均增加的特征。
3. Ndrg3 维持外周 T 细胞存活所需的稳态信号平衡：稳态增殖主要依赖于 T 细胞受体（TCR）的持续信号和白细胞介素 - 7（IL-7）信号。研究表明，Ndrg3^TKO小鼠脾脏中初始 CD8⁺T 细胞的 CD5 表达增加，提示其可能表达高亲和力的 TCR，从而增强了持续信号；而 CD127（IL-7Rα）表达降低，这是由于慢性 IL-7 刺激和受体内化所致，但 Ndrg3 缺失的细胞仍能对 IL-7 作出反应。这说明 Ndrg3 在维持外周 T 细胞存活所需的稳态信号平衡中起着关键作用。
4. Ndrg3 缺陷的 T 细胞在激活后增殖能力受损，但细胞因子分泌增加：体外实验显示，Ndrg3 缺陷的初始 CD8⁺T 细胞在受到 αCD3/CD28 刺激后，增殖能力明显受损，多数细胞无法分裂，但却能被激活，表现为早期激活标志物 CD69 的高表达，且分泌大量的干扰素 -γ（IFN-γ）和肿瘤坏死因子 -α（TNF-α）。这表明 Ndrg3 缺陷的 T 细胞在对抗原刺激的反应中存在异常，无法正常增殖，但细胞因子分泌功能却被增强。
5. 高亲和力 TCR 可部分挽救 Ndrg3 缺陷小鼠中初始 T 细胞的存活：研究人员利用低亲和力的 HY-TCR 和高亲和力的 P14 TCR 转基因模型进行研究。结果发现，低亲和力的 HY-TCR 无法恢复 Ndrg3 缺陷小鼠中 CD8⁺T 细胞的数量和初始 T 细胞群体，也不能恢复 IL-7 受体的表达，且细胞凋亡率仍较高；而高亲和力的 P14 TCR 则能部分恢复 Ndrg3 缺陷小鼠中 CD8⁺T 细胞的数量和初始 T 细胞的正常比例，恢复 CD127 的表达，并抑制细胞凋亡。这表明高亲和力的 TCR 可以部分补偿 Ndrg3 的缺失，提示 Ndrg3 在稳态条件下对 TCR 持续信号具有微调作用。
6. Ndrg3 对 Eomes 和 Tbet 的正常表达至关重要：RNA 测序结果显示，Ndrg3^TKO小鼠 CD8SP 胸腺细胞中 Eomes 基因表达下调，而 Tbet 基因表达上调。进一步研究发现，Ndrg3 缺陷的 CD8⁺T 细胞中，Eomes 单阳性细胞比例下降，Tbet 单阳性细胞比例上升，且虚拟记忆（VM）细胞比例减少，这与 Eomes 表达频率降低一致。这表明 Ndrg3 对 Eomes 和 Tbet 的正常表达起着重要的调控作用，进而影响 T 细胞的分化和功能。
7. Ndrg3 缺陷的细胞对 IL-4 刺激反应不佳：IL-4 在诱导 Eomes 表达中起关键作用。研究发现，Ndrg3 缺陷的 CD8⁺T 细胞对 IL-4 刺激的反应受损，虽然 IL-4 能诱导 Eomes 表达，但在 Ndrg3 缺陷的细胞中诱导作用较弱。这并非由于受体表达减少，而是 Ndrg3 在 pAkt 上游影响 IL-4 信号传导。此外，Ndrg3^TKO小鼠中分泌 IL-4 的 I 型不变自然杀伤 T（NKT）细胞几乎完全缺失，这也进一步影响了 Eomes 的表达。

研究结论和讨论部分指出，Ndrg3 条件性敲除小鼠无法建立稳定的外周 T 细胞群体，表现为淋巴细胞减少、初始 T 细胞失去静止状态和细胞死亡率增加。Ndrg3 在调节 T 细胞稳态和对抗原刺激的反应中起着关键作用，它影响 T 细胞的增殖、凋亡以及细胞因子的分泌。同时，Ndrg3 还参与 IL-4 诱导的 Eomes 表达，对维持正常的 T 细胞分化和功能至关重要。高亲和力的 TCR 虽能部分补偿 Ndrg3 的缺失，但 Ndrg3 缺陷的 T 细胞在激活后的增殖能力仍存在异常。未来的研究将聚焦于 Ndrg3 如何调节相关信号通路，以维持具有不同亲和力 TCR 的初始 T 细胞群体的多样性。

综上所述，该研究首次揭示了 Ndrg3 作为 T 细胞稳态的关键调控因子，为深入理解 T 细胞的发育和免疫调节机制提供了重要依据，也为相关免疫疾病的研究和治疗开辟了新的方向。