类型a
研究作者与机构及发表信息
本研究的主要作者包括杨凯（Kai Yang）、谢拉德·施雷斯塔（Sharad Shrestha）、曾虎（Hu Zeng）等人，他们隶属于美国田纳西州孟菲斯市圣犹大儿童研究医院（St. Jude Children’s Research Hospital）免疫学系。其他合作作者来自该机构的生物信息学与生物技术中心、病理学系，以及英国利物浦大学癌症研究中心等。该研究于2013年12月发表在《Immunity》期刊上。
学术背景
本研究属于免疫学领域，重点探讨T细胞代谢调控及其对适应性免疫功能的影响。成熟T细胞在外周淋巴器官中处于静息状态（G0期），其特征是细胞体积小且代谢活性低。当受到抗原刺激时，T细胞会退出静息状态并启动克隆扩增和功能性分化。然而，这一过程的具体调控机制尚不明确。特别是，从静息状态到进入第一个细胞周期的过渡阶段涉及复杂的代谢重编程，而这一阶段如何影响后续的T细胞增殖和分化仍需深入研究。此外，哺乳动物雷帕霉素靶蛋白复合物1（mTORC1）被认为是T细胞反应的重要调控因子，但其具体作用机制和生理意义仍存在争议。本研究旨在揭示raptor-mTORC1依赖的代谢重编程在T细胞退出静息状态中的核心作用，并阐明其对T细胞活化和命运决定的调控机制。
研究工作流程
本研究通过多个实验步骤系统地分析了raptor-mTORC1在T细胞代谢重编程中的作用及其对免疫功能的影响：
基因敲除模型构建与表型分析
研究人员利用Cre-loxP系统构建了T细胞特异性敲除raptor的小鼠模型（rptor−/−）。通过对野生型（WT）和rptor−/−小鼠的胸腺细胞和外周T细胞进行流式细胞术分析，发现raptor缺失显著减少了CD8+ T细胞的数量，尤其是具有活化或记忆表型的CD62LloCD44hi亚群。随后，研究人员分离了rptor−/−和WT小鼠的初始CD4+ T细胞（naïve CD4+ T cells），并分别在体外和体内环境中检测其活化、增殖和分化能力。
体外增殖与活化实验
在体外实验中，研究人员使用α-CD3和α-CD28抗体刺激T细胞，并通过[3H]胸苷掺入实验和CFSE稀释法评估细胞增殖。结果显示，rptor−/− T细胞的增殖能力显著下降，且IL-2分泌也大幅减少。此外，通过BrdU掺入实验和细胞周期相关基因表达分析，发现raptor缺失导致T细胞无法有效进入S期，同时细胞生长和营养摄取受阻。
体内免疫反应检测
为了验证raptor在体内免疫反应中的作用，研究人员将rptor−/−和WT小鼠感染李斯特菌（Listeria monocytogenes），并通过流式细胞术检测抗原特异性IFN-γ+ T细胞的比例和数量。结果表明，raptor缺失显著削弱了抗原特异性免疫反应。
代谢程序分析
研究人员进一步分析了raptor-mTORC1对T细胞代谢程序的调控作用。通过测定糖酵解活性、脂质合成速率和线粒体氧化磷酸化水平，发现raptor缺失导致T细胞的多种代谢途径受损。此外，通过基因集富集分析（GSEA）和实时PCR，发现raptor调控了大量与细胞周期和代谢相关的基因表达。
Th2细胞分化实验
研究人员在Th2细胞分化条件下培养rptor−/−和WT T细胞，并通过流式细胞术检测IL-4和IL-13的表达。结果表明，raptor缺失显著抑制了Th2细胞的分化，且这一效应与细胞因子受体（如IL-4Rα）表达和STAT信号通路激活的缺陷密切相关。
信号整合与代谢调控机制研究
最后，研究人员探讨了raptor如何整合TCR和CD28共刺激信号以调控T细胞代谢和分化。通过比较raptor和rheb缺失的效应，发现raptor在持续激活mTORC1方面具有独特作用，而rheb的作用相对有限。此外，通过改变培养基中的葡萄糖浓度，研究人员证实葡萄糖代谢对细胞因子受体表达和Th2细胞分化至关重要。
主要研究结果
1. raptor对T细胞活化和增殖的关键作用
rptor−/− T细胞在体外和体内均表现出显著的活化和增殖缺陷。体外实验显示，raptor缺失导致T细胞无法有效进入S期，且细胞生长和营养摄取受阻。体内实验进一步证实，raptor缺失显著削弱了抗原特异性免疫反应。
raptor调控T细胞代谢程序
rptor−/− T细胞的糖酵解、脂质合成和氧化磷酸化水平显著降低。基因表达分析显示，raptor调控了大量与代谢和细胞周期相关的基因，包括c-Myc和SREBP等关键转录因子。
raptor对Th2细胞分化的调控作用
rptor−/− T细胞在Th2细胞分化条件下表现出显著的分化缺陷，且这一效应与IL-4Rα表达和STAT6信号通路激活的缺陷密切相关。此外，抑制糖酵解显著抑制了Th2细胞分化，表明葡萄糖代谢在Th2细胞生成中起关键作用。
raptor整合TCR和CD28信号
研究发现，raptor通过整合TCR和CD28信号调控T细胞代谢和分化。与rheb不同，raptor在持续激活mTORC1方面具有独特作用，而rictor的作用相对有限。
结论与意义
本研究表明，raptor-mTORC1依赖的代谢重编程是T细胞退出静息状态的核心机制，并对T细胞活化和命运决定起关键调控作用。raptor通过协调糖酵解、脂质合成和氧化磷酸化等多种代谢途径，促进T细胞进入活跃的细胞周期。此外，raptor通过调控细胞因子受体表达和信号通路激活，对Th2细胞分化起重要作用。这些发现不仅揭示了T细胞代谢调控的新机制，还为理解适应性免疫的功能提供了重要视角。
研究亮点
1. 发现raptor-mTORC1依赖的代谢重编程驱动T细胞退出静息状态。
2. 揭示raptor协调T细胞糖酵解、脂质合成和氧化磷酸化的多重作用。
3. 阐明raptor通过连接葡萄糖代谢与细胞因子反应调控Th2细胞生成。
4. 首次证明raptor整合TCR和CD28共刺激信号以调控T细胞功能。
其他有价值内容
本研究还强调了代谢适应性在T细胞功能中的关键作用，为未来开发基于代谢调控的免疫治疗策略提供了理论基础。此外，研究中使用的多种实验方法和技术（如基因敲除模型、代谢测定和信号通路分析）为相关领域的研究提供了重要参考。