核碱基加合物结合MR1并激活MR1限制性T细胞
核碱基加合物结合MR1并激活MR1限制性T细胞
学术背景
MR1T 细胞是最近发现的一类T细胞，它们能识别由主要组织相容性复合体I类相关分子MR1提供的抗原，而无需微生物感染。MR1T细胞在体外表现出T辅助样和细胞毒性特性，但其识别的内源性抗原仍然不清楚，这阻碍了对其生理作用和治疗潜力的理解。这篇论文的研究旨在揭示MR1T细胞的内源性抗原，解决MR1T细胞在生物和病理条件下的角色不明确的问题。
来源
本文由Vacchini et al.撰写，作者来自巴塞尔大学医院与巴塞尔大学、苏黎世联邦理工学院、明尼苏达大学、马里奥内格里药物研究所等机构。文章发表在2024年5月10日的《Science Immunology》期刊上。
研究全过程
研究流程
a) 详细研究流程
研究使用了多种遗传学、药理学和生物化学方法来探索MR1T细胞识别的抗原。通过全基因组CRISPR-Cas9基因破坏筛选，探索MR1T细胞识别靶细胞过程中的关键代谢途径。研究过程中，首先使用原型细胞毒性MR1T细胞克隆TC5A87进行了多轮杀伤，筛选幸存的细胞中富集的单导向RNA(sgRNA)序列，发现了243个富集的sgRNA和5331个耗尽的sgRNA，揭示了多种与代谢过程相关的基因。
筛选结果通过计算基因本体词条(GO terms)进行二项式富集分析，确定了127个富集基因目标和650个耗尽基因目标，主要涉及碳基合成、碳水化合物代谢、蛋白质代谢等代谢过程。进一步研究通过重建单基因敲除体内反应模型(RECON3D)，预测单基因敲除对代谢网络影响，验证了氧化磷酸化和嘌呤代谢对该过程的重要性。
b) 主要结果详述
研究鉴定出嘌呤代谢途径中的多个基因和代谢物，如腺苷脱氨酶(ADA)、腺苷琥珀酸合成酶1(ADSSL1)、漆酶域含蛋白1(LACC1)等，与MR1T细胞激活有关。对这些基因进行敲除实验表明，这些基因的缺失会显著影响MR1T细胞的识别和激活。
通过对培养的急性单核细胞白血病THP-1细胞加入合成核苷酸、核苷等化合物，发现ADA和嘌呤代谢其他成员的缺失会显著增加MR1T细胞对抗原的反应，尤其是在合成核苷酸的作用下。此外，硝基乙烷糖醛(DADO)、鸟嘌呤、鸟苷等在高浓度下能增加部分MR1T细胞克隆的反应性。
富含甲基乙二醛和嘌呤代谢途径共同协同
研究进一步通过筛选数据发现，三磷酸异构酶(TPI1)和甘油醛酵解途径与甲基乙二醛的生成有关。通过TPI1敲除或用甘醛酶(GLO1)、甘油醛域含蛋白(GLOD4)抑制发现，甲基乙二醛的积累能显著提高MR1T细胞的激活。这一结果通过多种合成反应和测量细胞因子的实验进一步验证，发现细胞暴露于甲基乙二醛和嘌呤代谢关键酶抑制剂时，会显著增强MR1T细胞的反应能力。
代谢物结合MR1
MR1结合核酸衍生物的研究揭示，嘌呤代谢途径的改变和氧化磷酸化途径的改变对MR1抗原呈递至关重要。通过高效液相色谱法(HPLC)和高分辨质谱(HRMS)联用的方式，发现碳基-核碱基加合物结合在MR1分子并支持MR1T细胞激活。这些分子主要包括肽链内乙烯基腺苷(ETHENO-A)与M1Ado、M1Ade加合物。
MR1T细胞识别与临床相关性
研究还使用合成的MR1-ligand四聚体对供体血液样本中的MR1T细胞进行识别和分离，发现健康个体和非小细胞肺癌患者样本中均存在MR1-m1Ado四聚体阳性的T细胞。这些T细胞在遇到MR1-m1Ado抗原时会产生干扰素(Interferon Gamma, IFN-γ)，进一步验证了这些抗原在生理和病理环境下的重要性。
研究结论
研究的科学价值和应用价值
研究揭示了MR1T细胞的识别机理和代谢物的特异性识别过程，为理解MR1T细胞在生理和病理环境下的角色提供了新的视角。这一发现不仅有助于深刻了解MR1T细胞的免疫识别机制，还为开发新的癌症干预和免疫治疗策略提供了基础。
研究亮点
- 新发现抗原：揭示了MR1T细胞的新型内源性抗原，填补了该领域的知识空白。
- 多学科整合：利用了遗传学、药理学和生物化学手段，为研究提供了全面和精确的数据支持。
- 临床相关性：在健康个体和癌症患者样本中验证了研究结果的实际应用。
研究的下一步工作将着重于理解MR1T细胞的生理角色以及它们在癌症治疗中的潜力，并探讨MR1T细胞抗原的更广泛应用和识别机制。
总结
本文通过深度探讨MR1T细胞抗原的来源及其作用机制，为免疫治疗提供了新的潜在靶点。研究结果表明，代谢变化特别是碳基-核碱基加合物在MR1T细胞识别和反应中起着关键作用，为以MR1T细胞为目标的治疗策略提供了理论基础。