最新Science： 转录因子Mef2d可增强2型免疫反应和过敏性肺部炎症

在免疫反应过程中，转录因子GATA3控制幼稚的先天性淋巴细胞和T细胞分化为其2型效应子亚型，即先天性淋巴2细胞（ILC2s）和T辅助2细胞（TH2s）。这一亚型可协调保护性免疫反应，但它们对无害物质的误导性活性也是过敏的原因。尽管GATA3在2型免疫中起着关键作用，但尚不清楚GATA3如何在ILC2和TH2细胞中上调，以特异性激活2型细胞因子程序。此外，它们的转录和功能相似性阻碍了使用单基因标记物以高特异性限制对ILC2的基因修饰的努力，从而阻止了ILC2靶向效应的分离研究。

在此，英国MRC分子生物学实验室Andrew N. J. McKenzie、Aydan C. H. Szeto和Paula A. Clark等人发现另一种转录因子Mef2d增强了GATA3和2型细胞因子白细胞介素13的表达。作者生成了一个小鼠模型，该模型导致成熟ILC2中Mef2d的缺失。将其与已建立的基因敲除系统一起使用，作者确定Mef2d在肺部炎症期间促进ILC2和TH2细胞的功能。Mef2d通过抑制控制信使核糖核酸丰度的Regnase-1的表达，并通过与另一种转录因子（核因子）相互作用，控制与2型反应相关的基因表达。相关工作以“Mef2d potentiates type-2 immune responses and allergic lung inflammation”为题发表在Science。

【文章要点】

为了鉴定GATA3的调节因子，作者使用高度优化的ILC培养方案进行了体外CRISPR筛选，以描述从GATA3低ILC祖细胞过渡到GATA3高ILC2所需的转录因子，该方案旨在克服原代小鼠ILC祖体和ILC2的罕见性。为了证实候选基因在生理相关实验性体内疾病模型中的重要性，作者构建了一种下一代小鼠菌株，以特异性敲除ILC2中感兴趣的基因，并避免对类似细胞类型的副作用。作者使用了一种合成基因回路，该回路包括三种在其表达模式中交叉的位点特异性重组酶（ssr），并形成了一个布尔逻辑门，使得Cre重组酶的表达以切除感兴趣的基因将在ILC2（Boolean-ILC2-Cre，或BIC，小鼠）中精确表达。然后，BIC小鼠可以与其他小鼠菌株组合使用，以将Mef2d缺失限制在不同的淋巴群中，例如，所有淋巴细胞（Il7r）、T细胞（Cd4）和ILC2，以帮助定义谱系特异性功能（图1）。

图1 CRISPR-Cas9筛选ILC发育和功能的调节因子

CRISPR筛选和正交重组酶介导的基因靶向鉴定和验证了Mef2d为2型免疫的调节因子。该研究确定了一种在2型淋巴细胞中维持2型快速高GATA3表达的途径：通过抑制负调控因子Regnase-1，Mef2d在2型转录级联的调节中位于GATA3的上游。此外，Mef2d参与钙-NFAT1信号传导的调节。Mef2d调节的ILC2和TH2细胞有助于2型免疫的最佳发展。高通量CRISPR筛选平台还确定了GATA3和淋巴细胞功能的额外调节因子，证明其适用于帮助发现ILC生物学中的新功能途径（图2）。此外，作者使用布尔逻辑门介导的基因电路的原理验证方法可以灵活地适用于对特定细胞亚群的研究有价值的研究，例如树突细胞、巨噬细胞、成纤维细胞和神经元。

图2 识别过敏免疫反应的调节因子

原文链接：

https://www.science.org/doi/10.1126/science.adl0370