在黑色素瘤病人中，高RUNX2对应更强大的CD8+CD69+CD103+CD49a+T细胞毒性

记忆T细胞（TM），是人体免疫细胞。人体免疫的第三道防线中分为两部分，一是体液免疫、二是细胞免疫。T细胞分裂和分化后，会分别形成记忆T细胞和效应T细胞，而记忆T细胞则会在下一次抗原入侵时再次将记忆中的杀毒方法再次调动出来，再次破坏靶细胞即受病菌或病毒感染的细胞，释放出靶细胞中的抗原。

适应性免疫应答的特点之一是具有记忆性。当免疫反应清除抗原后，大部分效应T细胞会死亡，而一部分CD4+和CD8+T细胞会分化为记忆性T细胞，当再次遇到抗原时可以迅速增殖分化完成相应的免疫应答。根据表型，功能和转录因子，记忆性T细胞又可以进一步分为不同的亚群：效应记忆性T细胞（effector memory T cell，TEM），中央记忆性T细胞（central memory T cell，TCM），组织驻留记忆性T细胞（Tissue resident memory T cell，TRM），干细胞记忆性T细胞（stem cell memory T cell，TSCM）等。机体精妙地赋予不同的记忆性T细胞不同的特性，如TCM犹如“中央军”驻留于淋巴组织枕戈待旦，而TRM则作为“地方军”常驻外周组织守卫前线。鉴于TRM在肿瘤组织和屏障组织中的优越表现【1】，越来越多的研究试图揭开其分化和功能的秘密以充分用于疾病的治疗。

研究发现，人皮肤可能存在200亿个T细胞，其中有50-70%的T细胞表达Trm的标记CD103a和CD69【2,3】。这些皮肤定居的TRM提供快速的局部免疫保护。皮肤中的Trm也存在异质性，CD49a可以标记一群具有细胞毒性的TRM【4】，且位于表皮和真皮内的TRM在功能上也有所不同。在表皮中，CD8+CD69+CD103+CD49a+的细胞表达IFNγ，CCR1和Granzyme B等，具有细胞毒性，在白癜风中可能有促进作用。而CD8+CD69+CD103+CD49a-细胞群则表达IL-17F，IL-23R和CCR6等，在银屑病中可能有促进作用。尽管目前认为IL-15和TGF-β对于TRM的建立很重要，但是皮肤中的TRM是如何建立以及其转录因子和分化的机制仍然不清楚。

近日，来自瑞典卡罗林斯卡研究院的Yenan T. Bryceson?教授在Immunity杂志上在线发表题为Human skin-resident CD8+ T cells require RUNX2 and RUNX3 for induction of cytotoxicity and expression of the integrin CD49a的研究文章。该论文揭示人表皮CD8+CD69+CD103+CD49a+T细胞可能来源于外周CD8+CD45RA-CD62L+中央记忆性T细胞，且RUNX2和RUNX3在这个过程中发挥重要作用。在黑色素瘤病人中，高RUNX2对应更强大的CD8+CD69+CD103+CD49a+T细胞毒性并改善病人存活。

首先，研究人员使用ATAC-seq和公共数据库的bulk RNA-seq分析流式分选的人皮肤真皮和表皮的TRM，包括表皮的CD8+CD69+CD103+CD49a+，CD8+CD69+CD103+CD49a-和真皮的CD8+CD103+，CD8+CD103-的细胞群体。差异可即性峰（Differential accessible peaks，DA peaks）的PCA分析可以将这四群细胞区分开来。在表皮CD8+CD69+CD103+CD49a+的DA peaks包括细胞毒性相关基因（GZMB, PRF1, STX11, IFNG, CCL4），TCR相关通路组分和NK细胞受体KLRC1和SLAMF7。为了进一步揭示皮肤不同TRM亚群的基因调节，作者根据染色质的可即性模式将DA peaks分为5个不同的群（图1）。第一群具有最多的DA peaks，相关的基因包括IL7R，KLRG1, KLF2, 和TCF7。第二群具有真皮CD103+TRM细胞中不能接近的DA peaks。第三群包含表皮CD103+CD49a+ TRM细胞中低染色质可即性的基因。第四群具有表皮细胞高可即性的基因。第五群具有表皮CD103+CD49a+ TRM细胞中涉及细胞毒性的基因，包括GNLY, GZMB, GZMH, PRF1, CCL4, CCL3, 和IFNG。通路分析证实第五群细胞富集NK细胞介导的细胞毒性，而维持初始和干细胞记忆性T细胞状态的FoxO和WNT信号通路则富集在真皮TRM（图1）。之后，作者尝试寻找特异性调节皮肤不同CD8+TRM亚群的转录因子，发现CD103+CD49a+ TRM细胞在多个转录因子基因具有高可即性，包括RUNX2, RUNX3, CEBPD, ETV1, 和PRDM1，而SMAD家族转录因子则在表皮的CD103+CD49a+ TRM和CD103+CD49a- TRM细胞中均有富集。相反，STAT, REL homology domain, KLF, 和HMG 家族转录因子富集在真皮TRM细胞中。另外，流式检测也证明了RUNX3高表达在所有TRM细胞亚群，RUNX2则在CD103+CD49a+ TRM 亚群中表达量最多。这个结果与之前报道TRM的分化需要RUNX3一致【5】。因为RUNX3在CD103+CD49a+ TRM 亚群中表达量最多，作者推测RUNX3对其分化至关重要。

图1

紧接着，为了探究表皮CD103+CD49a+ TRM 亚群的来源，作者结合单细胞表位，转录组和TCR测序，发现表皮CD103+CD49a+ TRM 亚群克隆与血液中CD8+TCM样细胞的TCR存在高度重合。在体外实验中，作者发现外周血CD8+T细胞在TCR激活和IL-15+TGF-β刺激下，快速诱导CD69和CD103的表达，但CD49a的表达需要在第14天。有意思的是，初始和CD45RA-CD62L- TEM主要分化为CD69+CD103+CD49a- TRM-样细胞，而CD45RA-CD62L+TCM主要分化为表型上类似表皮细胞毒性TRM细胞的CD69+CD103+CD49a+和 CD69+CD103-CD49a+ TRM-样细胞。另外，RNA-seq也证实14天体外分化的CD49a+ TRM-样细胞具有和表皮CD103+CD49a+ TRM 亚群类似的转录组和功能特征。因此，外周CD8+TCM可能是皮肤细胞毒性CD103+CD49a+ TRM 亚群的来源。

最后，作者在上述建立的CD103+CD49a+ TRM 亚群分化基础上研究RUNX2和RUNX3的作用。研究者使用spCas9技术在循环记忆性CD8+CD62L+TCM中敲除RUNX2和RUNX3，发现CD69和CD103的表达主要依赖RUNX3，而CD49a的表达需要RUNX2和RUNX3。基于此，作者在黑色素瘤中验证RUNX2和RUNX3在细胞毒性TRM的作用。黑色素瘤的单细胞测序中证实确实存在表达ITGAE+ITGA1+T细胞，类似于表皮CD103+CD49a+ TRM 亚群。正如作者猜想，富集CD103+CD49a+ TRM 亚群基因特征的患者具有更好的生存率。有趣的是，高表达RUNX2的患者相比于低表达患者表现出更好的生存率，相似的现象可以在CD69和 ITGA1中观察到，而RUNX3则无此现象。

综上所述，这项研究指出表皮CD8+CD69+CD103+CD49a+ TRM 亚群来源于外周CD8+CD45RA-CD62L+TCM，RUNX2和RUNX3的功能对于这个分化至关重要，尤其是CD49a以及细胞毒性基因的表达。另外，CD8+CD69+CD103+CD49a+ TRM 亚群基因特征可以预测黑色素瘤患者更好的生存期。

原文链接：

https://doi.org/10.1016/j.immuni.2023.05.003

参考文献

1.Kok Lianne., Masopust David., Schumacher Ton N.(2022). The precursors of CD8 tissue resident memory T cells: from lymphoid organs to infected tissues. Nat Rev Immunol, 22(5), 283-293. doi:10.1038/s41577-021-00590-3

2.Clark Rachael A., Chong Benjamin., Mirchandani Nina., Brinster Nooshin K., Yamanaka Kei-Ichi., Dowgiert Rebecca K., Kupper Thomas S.(2006). The vast majority of CLA+ T cells are resident in normal skin. J Immunol, 176(7), 4431-9. doi:10.4049/jimmunol.176.7.4431

3.Watanabe Rei., Gehad Ahmed., Yang Chao., Scott Laura L., Teague Jessica E., Schlapbach Christoph., Elco Christopher P., Huang Victor., Matos Tiago R., Kupper Thomas S., Clark Rachael A.(2015). Human skin is protected by four functionally and phenotypically discrete populations of resident and recirculating memory T cells. Sci Transl Med, 7(279), 279ra39. doi:10.1126/scitranslmed.3010302

4.Cheuk Stanley., Schlums Heinrich., Gallais Sérézal Irène., Martini Elisa., Chiang Samuel C., Marquardt Nicole., Gibbs Anna., Detlofsson Ebba., Introini Andrea., Forkel Marianne., H??g Charlotte., Tjernlund Annelie., Micha?lsson Jakob., Folkersen Lasse., Mj?sberg Jenny., Blomqvist Lennart., Ehrstr?m Marcus., St?hle Mona., Bryceson Yenan T., Eidsmo Liv.(2017). CD49a Expression Defines Tissue-Resident CD8 T Cells Poised for Cytotoxic Function in Human Skin. Immunity, 46(2), 287-300. doi:10.1016/j.immuni.2017.01.009

5.Fonseca Raíssa., Burn Thomas N., Gandolfo Luke C., Devi Sapna., Park Simone L., Obers Andreas., Evrard Maximilien., Christo Susan N., Buquicchio Frank A., Lareau Caleb A., McDonald Keely M., Sandford Sarah K., Zamudio Natasha M., Zanluqui Nagela G., Zaid Ali., Speed Terence P., Satpathy Ansuman T., Mueller Scott N., Carbone Francis R., Mackay Laura K.(2022). Runx3 drives a CD8 T cell tissue residency program that is absent in CD4 T cells. Nat Immunol, 23(8), 1236-1245. doi:10.1038/s41590-022-01273-4