撰文 | 小飛飛
責編 | 兮
調節性T細胞（Regulatory T cells, Treg cells）對於調節免疫反應維持機體免疫穩態具有重要作用，但也是腫瘤免疫治療發揮效應的一個障礙【1】。轉錄因子Foxp3對Treg細胞發育以及免疫調節功能具有重要作用，Treg細胞中Foxp3的喪失將會使得Treg獲得促炎特性，從而能夠加重自身免疫病的進展或者有利於機體更有效的抗腫瘤免疫【2,3】。全面理解調控Foxp3穩定的分子通路，能促進更有效對自身免疫病或者腫瘤的Treg免疫療法。新型基因操作工具的發展和普及，也使得系統性檢測Foxp3分子調控網絡變得可能。
2020年4月29日，來自美國University of California, San Francisco 的Alexander Marson團隊和Northwestern University Feinberg School of Medicine 的Deyu Fang團隊合作在Nature上發表題為CRISPR screen in regulatory T cells reveals modulators of Foxp3的文章，通過在小鼠Treg細胞中進行CRISPR篩選，發現了新的影響Treg中Foxp3蛋白穩定性的調控因子Usp22和Rnf20，並闡述了其中機制。
為了尋找Treg細胞中，可能調控Foxp3蛋白穩定性的因子，研究團隊在小鼠來源的原代Treg細胞中進行CRISPR篩選。研究團隊設計了一個靶向489種細胞核因子的sgRNA庫，並利用逆轉錄病毒將sgRNA轉入到Foxp3GFP-creRosa26LSL-RFPCas9小鼠來源的Treg細胞中，分選內源性的Foxp3表達量的高和低的細胞群，隨後測序分析出和Foxp3high細胞相比，在Foxp3low細胞中富集或者減少的sgRNA，來進一步分析可正向或者負向調控Foxp3含量的基因（圖1）。如預期所料，已經報道的許多可以調控Foxp3穩定的因子如Cbfb，Runx1，Stat5b和Sp3，Satb1等都被相應篩選出來，這也驗證了該篩選系統的可信度。隨後，作者注意到幾個先前未知的因子也可調控Foxp3的穩定性，包括正向調控因子Usp22和Atxn713以及負向調控因子Rnf20。去泛素化酶Usp22和它的共因子Atxn7l3都屬於SAGA染色質去泛素化修飾複合體的成員。在人Treg細胞中，利用Cas9 ribonucleoproteins (RNPs)敲除USP22也可降低Treg細胞中FOXP3的平均熒光強度，進一步驗證了Treg中Usp22對Foxp3蛋白表達的調控。
圖1 鼠原代Treg中CRISPR篩選系統構建
為進一步在體內研究Usp22對Treg的影響，研究團隊通過構Usp22fl/flFoxp3YFP-cre小鼠，在Treg細胞中特異性的敲除Usp22，Usp22的特異性敲除顯著降低了各種免疫器官種Treg細胞種Foxp3含量，且Treg細胞免疫抑制功能也有降低。隨後的機制分析發現，一方面Usp22的缺失可以直接促進Foxp3的泛素化進而從促進其降解，另一方面轉錄水平上，Usp22可以通過調控Foxp3基因位點組蛋白H2BK120Ub修飾，進而調控Foxp3的轉錄，而E3 泛素鏈接酶Rnf20則和Usp22的作用相反。同時，通過檢測Usp22fl/flFoxp3YFP-cre小鼠自發的自身免疫症狀以及構建自身免疫炎症模型和腫瘤接種模型，發現Treg細胞中Usp22的敲除促進小鼠自身免疫炎症的發展，並且提高了小鼠對腫瘤的免疫反應。
總之，本研究基於CRISPR篩選，發現了調控Treg細胞中影響Foxp3穩定性的幾種新的調控因子，Usp22可以通過調控組蛋白的去泛素化修飾在轉錄水平上調控Foxp3表達，而Rnf20作用和Usp22相反，同時Usp22也可以在轉錄後水平上也可調控Foxp3穩定性。這為利用Treg進行自身免疫病以及腫瘤的免疫治療提供了新的靶點。
原文鏈接：
https://doi.org/10.1038/s41586-020-2246-4
