胸腺血管内皮细胞调控胸腺细胞迁出的细胞和分子机制

Thymic egress of mature thymocytes is important for the establishment of peripheral T cell compartment with diversified TCR repertoire and regeneration upon accidental or therapeutic lymphoablation. While it is clear that blood vessels are involved in thymic egress, the cellular and molecular mechanisms underlying this process remain largely unknown. We recently found that endothelial lymphotoxin beta receptor (LTbR) plays a critical role for thymic egress, indicating an interesting crosstalk between LTbR ligand-expressing mature thymocytes and self-regulation of egress by mature thymocytes. In current proposed study, we will further investigate the detailed cellular and molecular mechanisms mediated by LT/LIGHT-LTbR signaling axis for thymic egress. Furthermore, we will identify the subset of thymic endothelial cells controlling thymic egress.

成熟胸腺细胞的迁出对于外周T细胞免疫系统建立、T细胞受体库的多样性维持以及淋巴系统损伤后的重建具有重要意义。血管是胸腺细胞迁出的必经之路，但是，血管内皮细胞在胸腺细胞迁出过程中的调控机制，目前几乎完全不清楚。申请人团队最近发现血管内皮细胞上条件性缺失淋巴毒素beta受体（LTbR）导致成熟胸腺细胞迁出的严重缺陷，也提示成熟胸腺细胞利用其细胞表面的配体LT/LIGHT，通过LTbR受体作用于内皮细胞，自我反馈调节其迁出。在本项目中，申请人团队将利用相关的条件基因敲除小鼠，围绕LT/LIGHT-LTbR信号轴，阐明胸腺细胞与内皮细胞通过相互对话，调控胸腺细胞迁出的细胞和分子机制。此外，基于本团队最近关于胸腺血管内皮细胞亚群的分析和控制胸腺迁入的胸腺门控内皮细胞的发现，本项目将试图鉴定控制胸腺迁出的关键血管内皮细胞亚群。

胸腺T细胞的发育始于造血祖细胞(HPCs)的胸腺归巢，结束于选定的成熟胸腺细胞的胸腺迁出。一般认为，这两种迁移过程都是通过血管周围空间的血管进行的。然而，一个有趣的也是一个长期存在的问题是，不同的相反迁移如何发生在同一地方。此外，人们对这些迁移过程的分子调控机制仍然知之甚少。..2016年，我们首次鉴定了调控造血祖细胞胸腺归巢的胸腺门控内皮细胞(TPECs)， (Nat Commun. 2016)。基于本研究，在本项目中，我们通过scRNA-seq分析，进一步揭示了TPECs的异质性，发现不同的TPECs亚群分别与胸腺归巢和迁出相关。BST-1hi亚群与成熟胸腺细胞的迁出相关，而BST-1lo/-亚群与HPC归巢相关。我们分别将它们命名为迁出相关TPECs(eTPECs)和迁入相关TPECs(iTPECs)。此外，利用多种基因敲除小鼠、条件基因敲除小鼠以及骨髓嵌合体小鼠，我们还发现胸腺细胞来源的LT/LIGHT分子与内皮细胞的LTbR相互作用，调控eTPEC的发育稳态和胸腺细胞迁出。这些结果分别揭示了胸腺归巢和迁出的细胞学基础。这项工作已经发表在Front Immunol. 2021。..为了进一步研究胸腺迁移调控的分子机制，我们重点研究了TPECs的特征基因。其中SIRPα被我们发现是一个调控HPCs胸腺归巢的重要功能分子。通过一系列基因敲除小鼠、条件基因敲除小鼠模型和骨髓嵌合体小鼠模型，结合体外细胞和生化分析，我们发现内皮细胞SIRPα信号通路，通过与迁移细胞来源的CD47分子相互作用，调节HPCs的胸腺归巢。在机制上，内皮SIRPα下游信号诱导VE-cadherin内吞，以SHP2和Src依赖的方式调控跨内皮迁移。在功能上，CD47-SIRPα信号通路的阻断会损害胸腺T细胞的重建和抗肿瘤免疫。这项工作已经发布在bioRxiv2021上，并正在eLife上进行修稿。