七鳃鳗髓细胞来源exosomes中TGF-β对外周血类淋巴细胞增殖的作用及机制研究

Lamprey is an important animal model for research on evolution of adaptive immune system. It has been recognized that the coordination between immune cells is a key characteristic of the immune response. However, whether lamprey immune cells can perform intercellular communication is still unclear. Our previous studies have shown that lamprey myeloid cells activated by lipopolysaccharide can release exosomes which carry the cytokine TGF-β. Furthermore, peripheral blood lymphocyte-like cells can internalized the myeloid cells-derived exosomes. Therefore, our proposed project will make a comparison between soluble TGF-β and exosomes-associated TGF-β to clarify that the main secretory form of TGF-β expressed by activated myeloid cells is exosomes-associated. Then we will determine the effects of exosomes on proliferation of naïve or activated lymphocyte-like cells in a TGF-β dependent manner. Next, we will test and verify that exosomes are indispensable mediators for the effects of TGF-β on proliferation of lymphocyte-like cells. Furthermore, by surveying differentially expressed gene profiles in lymphocyte-like cells induced by TGF-β in different secretory forms, we will illuminate the mechanisms by which exosomal TGF-β regulates target cell proliferation. The results of our project have great significance for revealing the functions of exosomes as important mediators and regulators of immunity in lampreys, provide research basis for illuminating regulatory mechanism of lamprey adaptive immune system.

七鳃鳗是研究适应性免疫系统进化的重要模型。免疫细胞间的通讯是协调有效免疫应答的核心特征，然而七鳃鳗是否具备这一机制尚不明确。我们的原创研究证明被脂多糖激活的髓细胞能够释放携带细胞因子TGF-β的外泌体（exosomes），并被外周血类淋巴细胞摄取。因此，本项目拟通过对比TGF-β的可溶形式与外泌体形式之间的差异，明确激活髓细胞表达的TGF-β主要以外泌体为载体释放，并进一步阐明外泌体通过TGF-β对静息或激活类淋巴细胞增殖的影响，进而验证TGF-β依赖外泌体为媒介发挥对类淋巴细胞增殖的调控功能，并通过研究不同分泌形式的TGF-β作用于类淋巴细胞后基因表达谱的改变，探明外泌体所携带的TGF-β影响类淋巴细胞增殖的分子机制。研究结果将对揭示外泌体在七鳃鳗免疫细胞互作中发挥的信息载体功能具有重要意义，为进一步阐明七鳃鳗适应性免疫系统中的调控机制奠定理论基础。

七鳃鳗作为迄今所知最原始的无颌类脊椎动物，其以可变淋巴细胞受体为基础的适应性免疫系统的发现为揭示免疫系统的起源与进化提供了关键线索。免疫细胞间的互作对于协调有效的免疫应答必不可少，因此探明七鳃鳗不同类群的免疫细胞之间是否存在功能上的相互作用对于理解其免疫应答的调控机制具有不可替代的价值。本项目以外泌体这一介导细胞间通讯的重要载体为切入点，研究其携带的免疫调控分子TGF-β对外周血类淋巴细胞及髓细胞增殖的影响，探索外泌体介导七鳃鳗免疫细胞之间通讯的内在机制。本项目首先明确了L-TGF-β及其受体在免疫刺激前后的表达水平变化规律，重点对比了脂多糖单次免疫与多次免疫前后L-TGF-β基因在七鳃鳗各组织中转录水平变化的差异，表明L-TGF-β在七鳃鳗固有免疫及适应性免疫应答中具有不同的时空表达模式。本项目进一步阐明了L-TGF-β重组蛋白对于静息与免疫激活状态下髓细胞的增殖分别发挥双向性调控作用，而对于静息与激活类淋巴细胞的增殖则均发挥了负调控作用。在此基础上，本项目明确了髓细胞所释放的外泌体能够被髓细胞自身以及类淋巴细胞所摄取，阐明了髓细胞外泌体对类淋巴细胞及髓细胞的增殖均具有双向性调控作用，即促进静息状态下靶细胞的增殖，抑制激活状态下靶细胞的增殖，表明其在七鳃鳗免疫系统的稳态维持中可能发挥重要作用。抗体中和实验进一步证实了外泌体对靶细胞增殖的调控功能依赖于其携带的L-TGF-β分子。为了探明外泌体所携带的TGF-β影响靶细胞增殖的分子机制，本项目分析了外泌体和L-TGF-β重组蛋白分别作用于脂多糖激活的类淋巴细胞或髓细胞后基因表达谱的改变，揭示了外泌体形式与可溶形式的TGF-β可能通过下调L-Id基因的表达来抑制免疫激活的靶细胞的增殖。综上所述，本项目取得的研究进展有助于阐明外泌体以及细胞因子TGF-β功能的演化，对于探明外泌体在七鳃鳗免疫应答调控中的功能具有重要意义，为进一步研究七鳃鳗免疫细胞之间协调参与免疫应答的机制提供了有价值的线索。