通过信号传导和能量代谢途径研究照射对T细胞功能的影响

The short- and long- term effects of ionizing radiation on T cell dysfunction will be studied. It is well known that T cells are sensitive to ionizing radiation. However, there is very limited knowledge on T cell functional changes triggered by ionizing radiation. Based on our extensive preliminary study, this project will concentrate on signal transduction pathways and energy metabolism in T cell activation.This project focuses on critical functional changes of T cell activation after ionizing radiation ionizing radiation. The T cell specific pathways that will be investigated here include molecules and pathways that are targeted in cancer immune therapy. The proposed study will shed light on ionizing radiation effects and relevant signaling pathways mediating these effects in T cells, and will provide mechanistic insight how these pathways affect metabolism and identify potential targets for intervention.

T细胞受体(TCR)活化是T细胞在接受抗原刺激后由初始态活化成效应性T细胞的过程。T细胞活化的效力决定着T细胞的功能，因此与免疫功能密切关联。由于免疫系统的调控复杂，难以开展系统性的功能研究，目前为止很少有研究系统阐明电离辐射照射后淋巴细胞的功能变化及机制。我们实验室以研究TCR活化为切入点已开展了一系列电离辐射对T细胞及其亚群的功能影响的研究，尤其从T细胞活化的代谢调节的全新角度出发建立了辐照对T细胞影响的研究新方向。本项目拟通过研究辐射照射造成的T细胞活化过程中的重要环节的变化来阐明辐射照射对T细胞功能的近期和远期影响及其机制。本项目的研究方案建立在充分的有说服力的预实验研究基础上，创新性地着重于T细胞活化信号传导以及能量代谢方面，有针对性地研究电离辐射对免疫治疗靶向分子和通路的影响，为肿瘤的放射治疗和免疫综合治疗提供理论基础。

淋巴细胞等生理更新周期短的细胞对放疗的敏感度高，功能会受到显著影响。由于免疫系统的调控复杂，难以开展系统性的功能研究，目前针对照射对免疫的作用的研究局限于检测细胞表面抗原从而得出关于各个亚群细胞分布的变化，而从免疫细胞功能方面来衡量的研究十分有限。本项目应用细胞和小鼠模型开展了电离辐射对T细胞功能及活化的研究，其中一部分研究成果在接受放疗的肿瘤病人样品中得到了证实。. 首先本项目应用小鼠模型研究了照射对T 细胞功能的持续性影响，利用超敏感度的代谢物组学方法我们定量检测T细胞活化过程中代谢物的动态变化，发现电离辐射照射后T细胞活化过程中所必需的代谢重调的强度显著减低。这一发现与照射后T细胞活化效能的减低密切相关。 我们继续深入研究了导致照射后T 细胞功能变化的可能机制。我们的研究结果显示小鼠接受全身照射后，包括CD4+和CD8+在内的T细胞表面的负向调节分子PD-1水平增加 。PD-1表达的变化与照射后小鼠体内的T细胞活化效能的减低相关。. 我们也针对照射对T细胞分化的影响方面进行了深入的研究分析。我们在照射后不同时间点从小鼠体内纯化出CD4+辅助性T细胞，在体外活化过程中附加各亚群特异的细胞因子和抗体进行诱导。结果显示照射后辅助性T细胞分化成Th1的能力明显减弱，而Th2亚群的分化则出现了增强。鉴于Th1/Th2功能平衡与一些照射后的副作用比如肺纤维化的形成有关，我们对辅助性T细胞分化潜能的研究将加深对这些副作用的机制了解，并为其治理提供线索。. 另外，我们研究了照射对小鼠肠道菌群造成的影响，同时结合代谢物组学方法检测受照射小鼠粪便样品中的代谢物改变。照射后无论是微生物基因组学还是代谢物组学结果都发生了与照射剂量相关的显著改变。. 本课题组在项目开展的这四年中依照项目拟定的研究方向进行了各项实验，取得了很好的结果，达到了拟定目标。在国际刊物上已发表SCI论文四篇，其中一篇被选为期刊的封面文章。我们也在多次国内，国际学术会议上报告了研究结果。另外我们与天津市肿瘤医院建立了临床合作，开展了对临床放疗病人血液样品的针对性的研究。这部分超出拟定研究方案的计划进一步将本项目的研究成果紧密地与临床放射治疗结合起来。本课题的完成不仅对放射免疫学的基础研究具有重要的意义， 也为今后的放射和免疫综合治疗提供了理论基础。