单细胞及染色质可及性分析揭示过敏性哮喘中致病性 Th2细胞的调控机制及潜在治疗靶点

在过敏性哮喘研究中，致病性辅助性 T 细胞 2（pTh2）细胞的调控机制尚不明确，且缺乏体外研究模型。研究人员通过单细胞 RNA 测序、体外细胞培养等技术，明确了 pTh2细胞的异质性及调控机制，建立体外模型，为治疗过敏性哮喘提供新思路。

　　哮喘是一种全球性的慢性肺部疾病，影响着至少 3 亿人，其中过敏性哮喘最为常见。在过敏性哮喘的发病机制中，致病性辅助性 T 细胞 2（pTh₂）细胞起着关键作用，它们能分泌大量的 2 型细胞因子，如白细胞介素 - 4（IL-4）、白细胞介素 - 5（IL-5）和白细胞介素 - 13（IL-13），驱动疾病进展。然而，目前对于 pTh₂细胞的异质性、分化和效应功能的调控机制，以及其在过敏性哮喘中的具体作用，仍存在许多未知。同时，缺乏合适的体外模型也限制了对 pTh₂细胞的深入研究和靶向治疗的开发。因此，深入探究 pTh₂细胞的生物学特性和调控机制，对于开发治疗过敏性哮喘的新疗法至关重要。

为了解决这些问题，来自维也纳医科大学、马克斯?佩鲁茨实验室、奥地利科学院分子医学研究中心等多个研究机构的研究人员开展了相关研究。他们利用单细胞 RNA 测序（scRNA-seq）、体外细胞培养、染色质可及性分析等技术，对小鼠肺部 pTh₂细胞进行了深入研究。研究结果发表在《Nature Communications》上，为理解过敏性哮喘的发病机制和开发新的治疗策略提供了重要依据。

研究人员用到的主要关键技术方法包括：首先，通过构建屋尘螨（HDM）诱导的过敏性哮喘小鼠模型，获取不同状态下小鼠肺部的细胞样本；其次，运用 scRNA-seq 技术对肺部 CD4⁺T 细胞进行分析，探究 pTh₂细胞的异质性；再者，进行体外 T 辅助细胞分化实验，研究 pTh₂细胞的分化条件；最后，利用染色质可及性分析技术（ATAC-seq），探讨 2 型细胞因子基因位点的染色质可及性变化。

研究结果如下：

• HDAC1 对 HDM 诱导的气道炎症的影响：研究人员发现，HDAC1 的缺失会增强 HDM 诱导的气道炎症，增加嗜酸性粒细胞的流入和总细胞浸润，同时增强肺部 Th 细胞中致病性 2 型细胞因子 IL-5 和 IL-13 的表达，表明 HDAC1 在限制 HDM 诱导的气道炎症和调节 pTh₂细胞分化中具有重要作用。
• pTh₂细胞的异质性：通过 scRNA-seq 分析，研究人员鉴定出两种不同的肺部 pTh₂细胞亚群，即致病性效应 Th₂（peTh₂）细胞和 Th₂组织驻留记忆（Th₂Trm）细胞。peTh₂细胞高表达 IL-4、IL-5 和 IL-13 等致病性分子，而 Th₂Trm 细胞则高表达组织驻留标记物 Cd69。此外，研究还发现了一种兼具调节性 T 细胞（Treg）和 Th₂细胞特征的 Treg/Th₂细胞。
• 区分 pTh₂细胞亚群的表面标记：鉴于 peTh₂、Th₂Trm 和 Treg/Th₂细胞亚群之间存在相似性，研究人员通过比较它们的差异表达基因，确定了一些表面标记，如 KLRG1 和 CD27，可用于区分这些亚群。利用这些标记，研究人员建立了一种流式细胞术分选策略，能够准确区分肺部 pTh₂细胞亚群。
• HDAC1 对 pTh₂细胞亚群致病性和 Th₂Trm 细胞生成的影响：研究发现，HDAC1 的缺失会增强 pTh₂细胞亚群的致病性，并促进 Th₂Trm 细胞的生成。这表明 HDAC1 在限制肺部 pTh₂细胞亚群的致病性和调节 Th₂Trm 细胞的形成中起着关键作用。
• pTh₂细胞亚群的转录特征：通过比较不同 pTh₂细胞亚群与其他细胞亚群的转录特征，研究人员发现 peTh₂和 Th₂Trm 细胞亚群共享一些转录调节因子，如 Bhlhe40、Gata3 和 Pparg 等，但也存在一些差异。peTh₂细胞亚群更富集效应分子，而 Th₂Trm 细胞亚群则富集一些调节代谢和转录的分子。
• 体外诱导 pTh₂细胞分化的方法：研究人员发现，共刺激糖皮质激素诱导的 TNFR 家族相关蛋白（GITR）和胸腺基质淋巴细胞生成素受体（TSLPR）能够促进体外 pTh₂细胞的分化。这一发现为建立体外研究 pTh₂细胞的模型提供了重要方法。
• 体外生成的 pTh₂细胞与肺部 pTh₂细胞的相似性：通过转录组和蛋白质组分析，研究人员发现体外生成的 pTh₂细胞与肺部 peTh₂细胞具有相似的转录特征，依赖相关的基因调控网络进行分化。这进一步验证了体外模型的有效性。
• p38 MAPK 通路对 pTh₂细胞的调控作用：研究表明，p38 丝裂原活化蛋白激酶（p38 MAPK）通路选择性地调节 pTh₂细胞中 IL-5 和 IL-13 的表达，从而限制其分化和功能。这为靶向治疗过敏性哮喘提供了潜在的新靶点。
• 2 型细胞因子在 pTh₂细胞中的染色质水平调控：研究发现，在 pTh₂细胞分化过程中，染色质可及性在 Th₂细胞因子基因位点增加，使得 GATA3 和其他转录因子能够结合，促进细胞因子的转录。HDAC1 通过抑制染色质可及性，限制 Th₂细胞因子的表达。在致病性条件下，HDAC1 的功能被部分抑制，导致染色质开放，促进 2 型细胞因子的表达。

研究结论和讨论部分指出，该研究揭示了小鼠肺部 pTh₂细胞亚群的异质性和转录特征，建立了体外生成 pTh₂细胞的模型，为深入研究 pTh₂细胞的调控机制提供了有力工具。研究还发现 HDAC1 是 pTh₂细胞的关键调节因子，在限制过敏性哮喘和调节 pTh₂细胞分化中起重要作用。这一发现对于重新评估目前使用的 HDAC 抑制剂治疗过敏性哮喘的策略具有重要意义，为开发新的治疗方法提供了理论基础。此外，研究还确定了 p38 MAPK 通路在调节 pTh₂细胞功能中的关键作用，为靶向治疗过敏性哮喘提供了新的潜在靶点。总之，该研究为理解过敏性哮喘的发病机制和开发新的治疗策略提供了重要的理论依据和实验基础。