肝脏驻留NK细胞发育起源

Natural killer (NK) cells are a heterogeneous population of innate immune cells, composed of CD49b+ conventional NK (cNK) cells and CD49a+ liver-resident NK (LrNK) cells. Different from cNK cells, LrNK cells exhibit properties of tissue-residency, not participating in circulation. Moreover, LrNK cells have unique functions and developmental pathway. Our published results have shown that LrNK cells have antigen-specific memory potential and are negative regulators in the LCMV infection model. In terms of cell development, cNK cells have been traditionally thought as from the bone marrow (BM); however, our unpublished results show that BM is not enough for LrNK cell generation. Thus, we present a view that LrNK cells have a novel developmental pathway independent on BM. In this project, we will answer the question that where LrNK cells originate from. We need to confirm whether BM is necessary for LrNK cell development. Given that the adult liver retains hematopoietic potential, we wonder whether a intrahepatic developmental pathway exist. We will identify the liver-restricted hematopoietic stem cells (HSC) that are committed to differentiate into LrNK cells. We will search for key regulators of LrNK cell development. These new findings will update the knowledge about the biology of tissue-resident NK cells and guide the application of immune therapies based on the immunological memory and negative regulation of LrNK cells. By performing the proposed research, we will continue to take the lead in the field of tissue-resident NK cells.

自然杀伤（natural killer, NK）细胞是一群异质性的固有免疫细胞，包括传统NK细胞和肝脏驻留NK（liver-resident NK, LrNK）细胞。其中，LrNK细胞表现出组织驻留特性，不参与血液循环，具有独特的功能和发育路径。一般认为传统NK细胞起源于骨髓，而我们未发表的结果则表明骨髓不足以产生LrNK细胞，因此我们认为LrNK细胞具有一条新的骨髓非依赖的发育路径。本项目在此基础上，将进一步探究LrNK细胞的发育起源。明确LrNK细胞发育和维持是否依赖骨髓，探究胎肝—成年肝这条肝内发育路径对于LrNK细胞的重要意义，鉴定出能定向分化为LrNK细胞的胎肝特有造血干细胞，找到调控LrNK细胞肝内发育的核心因子。这项研究将拓展我们对于组织驻留NK细胞的认识，为基于LrNK细胞免疫记忆和免疫负调新功能的免疫治疗提供理论指导。

近年来，我们发现自然杀伤细胞（natural killer, NK）是一个异质性的群体，依据组织分布的不同，可划分为传统NK细胞（conventional NK, cNK）和肝脏驻留NK细胞（liver-resident NK, LrNK）。cNK细胞主要来自骨髓造血，而LrNK细胞的发育起源仍存在很大争议。本项目致力于探究LrNK细胞的发育起源，为此我们构建了骨髓嵌合模型和谱系示踪体系。通过骨髓嵌合模型，我们发现骨髓造血仅能产生极少LrNK细胞，提示骨髓造血可能不是LrNK细胞发育分化所必须的。我们进一步利用成年骨髓造血干细胞谱系示踪模型探究骨髓造血对LrNK细胞的贡献。在该体系中，骨髓造血干细胞能够被标记上荧光蛋白，而由其分化成的子代细胞均带有荧光标签。我们发现cNK细胞能够被高比例标记，而LrNK细胞仅有少量能够被标记，表明cNK细胞来自骨髓造血，而LrNK细胞则不依赖成年骨髓造血。为探究疾病状态下，骨髓造血对LrNK细胞的贡献，我们对小鼠感染淋巴细胞性脉络丛脑膜炎病毒，导致肝脏局部LrNK细胞大量增加，但这些LrNK细胞并非主要来源于骨髓造血，而是以原位增殖的方式大幅扩增。我们进一步构建了胚胎肝脏造血谱系示踪模型，发现LrNK细胞能够由胎肝造血干细胞产生。胚胎造血可形成CXCR6+前体细胞，其表达固有淋巴细胞发育分化相关转录因子，能够定向分化为LrNK细胞，而不产生cNK细胞。CXCR6+前体细胞能够长期原位维持，为LrNK细胞原位发育提供支持。此外，根据Ly49E表达与否，可以将LrNK细胞分为Ly49E+ LrNK细胞和Ly49E– LrNK细胞，这两群细胞具有不同的造血来源。Ly49E+ LrNK细胞主要来自胚胎造血，且能够通过自我维持的机制持续存在于肝脏原位，而不需要前体细胞的补充。Ly49E– LrNK细胞在小鼠出生后开始逐渐增加，可由骨髓造血发育而来。Ly49E分子缺陷不影响LrNK细胞的发育分化和维持。综上所述，我们揭示了LrNK细胞不依赖于骨髓造血，而主要来自胚胎造血，鉴定了胚胎期LrNK细胞的定向分化前体，并提出Ly49E+ LrNK细胞代表胚胎造血来源的亚群，且具有自我维持的特性。