靶向去泛素化酶USP4调控异体反应性T细胞分化与效应功能干预移植物抗宿主病的策略研究

Graft-versus-host disease(GVHD) is the major barrier for successful allogeneic hematopoietic stem cell transplantation. Allogeneic T cells play essential roles in the development of GVHD. Ubiquitination is known to be involved in activation, differentiation and effector function of immune cells. The scientific issue this project focuses on is the mechanism and new strategies that USP4 promotes the differentiation and effect function of allogeneic T cells in GVHD. In the preliminary study, we found for the first time that both USP4 is expressed at higher levels in CD4+ T cells and CD8+ T cells derived from GVHD experimental mice. And the inhibition of USP4 could effectively relief the GVHD. Building on these results, the project intends to study the effect and the mechanism of USP4, which promotes CD4+ T cell to differentiate into Th1 cells, enhances the effector function of CD8+ T cells, and maintains the GVL effect. Results from these studies, if accomplished, will lead to new strategies to treat GVHD by targeting USP4.

移植物抗宿主病（GVHD）是造血干细胞移植临床应用的主要致限因素，异体反应性T细胞是造成GVHD靶器官损伤的主要效应细胞。蛋白泛素化/去泛素化修饰在免疫细胞活化、分化及效应功能的调控中具有重要作用。本项目聚焦的科学问题是去泛素化酶USP4促进异体反应性T细胞分化与效应功能导致GVHD的作用机制及干预策略。我们预初实验已发现去泛素化酶USP4在GVHD小鼠异体反应性CD4+和CD8+T细胞中的表达均显著上调，并且抑制USP4可显著缓解GVHD发病。鉴此，本项目拟以蛋白泛素化/去泛素化平衡调控对导致GVHD发生的效应细胞—异体反应性T细胞的作用为切入点，系统研究和揭示USP4促进供者来源的CD4+T细胞向Th1型分化和增强异体反应性CD8+T细胞效应功能致GVHD发病的作用及相关细胞与分子机制，并明晰其对GVL效应的影响，探索和形成以靶向调控USP4为核心干预GVHD的防治新策略。

本项目建立GVHD小鼠模型中发现，脾脏中CD4+T细胞和CD8+T细胞均高表达USP4；利用USP4抑制剂Vialinin A处理可有效防治GVHD小鼠发病的严重程度并提高GVHD小鼠的生存率；此外，Vialinin A处理后，GVHD发病小鼠体内供者来源的T细胞的活化、增殖减少，但对其调亡没有显著影响；另发现GVHD发病小鼠体内Th1减少而Tregs增多，说明抑制USP4抑制了CD4+T细胞的Th1型分化；同时GVHD小鼠体内抑制USP4后，异体反应性CD8+T细胞效应功能也显著减弱；机制研究上，USP4主要分别通过抑制CD4+T细胞与CD8+T细胞中靶蛋白HDAC2和TAK1的蛋白稳定性调控异体反应性T细胞效应功能；此外，我们也发现组蛋白甲基转移酶Ezh2可通过调控Tbx21转录及T-bet蛋白稳定性促进Th1细胞的分化导致骨髓衰竭发生发展；通过基因芯片筛查研究也发现，炎症因子刺激“赋予”MSC免疫抑制的过程中去泛素化酶UCHL1表达上调，进一步以UCHL1特异性抑制LDN57444为干预手段，发现UCHL1通过抑制NF-κB和STAT1信号通路的活化抑制iNOS表达进而削弱了MSC免疫抑制功能；进一步利用ConA诱导的小鼠肝损伤模型发现UCHL1缺失的MSC具有更优的治疗作用。本研究以泛素化/去泛素化平衡调控为切入点，探索聚焦GVHD中异体反应性T细胞，结合相关干预手段，系统研究和探索USP4在GVHD发生发展中的作用机制，Ezh2调控Th1细胞的分化促进GVHD的作用，为临床干预优化MSC介导的GVHD治疗提供靶点，由此形成GVHD防治新策略。