異基因造血干細胞移植（allo-HSCT）是目前治療血液系統(tǒng)惡性腫瘤的有效手段。但移植后合并癥移植物抗宿主疾?。℅raft-versus-host disease，GVHD）是造成移植后患者死亡的主要原因之一，嚴重影響了患者的生存及生活質量。GVHD可分為急性GVHD（aGVHD）和慢性GVHD（cGVHD），aGVHD在造血干細胞移植患者中的發(fā)生率為25%—55%，而cGVHD在患者中的發(fā)生率約為40%。無論是aGVHD還是cGVHD患者，對于一線激素治療無效的患者，目前均缺乏有效的二線治療藥物。而激素治療無效的aGVHD患者長期生存率較低，僅為5%—30%。因此，尋找aGVHD有效預防及干預靶點是亟待解決的科學和臨床問題。

G-CSF（Granulocyte colony-stimulating factor）是粒細胞刺激因子，可以刺激骨髓中髓系祖細胞增殖并向成熟粒細胞分化發(fā)育。對健康供者給予G-CSF預處理，不僅可以將骨髓中CD34+造血干細胞動員至外周血，同時G-CSF還可以通過調控T細胞以及APCs（抗原提呈細胞）的活性和功能而進一步調控免疫系統(tǒng)。在臨床研究及小鼠GVHD模型中均表明，G-CSF可通過抑制T細胞活化，誘導產生T細胞免疫耐受從而降低aGVHD的發(fā)生。然而，G-CSF誘導T細胞免疫耐受的分子機制尚未有明確研究。

2022年5月18日，北京大學血液病研究所所長、國家血液系統(tǒng)疾病臨床醫(yī)學研究中心主任黃曉軍教授，北京大學生命科學學院李程研究員，北京大學血液病研究所常英軍教授合作，在Advanced Science期刊發(fā)表了“Multiomics Analysis Identifies SOCS1 as Restraining T Cell Activation and Preventing Graft-Versus-Host Disease”的研究論文。在本項研究中，研究人員利用多組學測序手段RNA-seq、ATAC-seq、Hi-C等技術，分析了G-CSF動員前、后健康供者骨髓來源的CD3+CD4+和CD3+CD8+ T細胞的轉錄組、染色質開放性及三維基因組結構變化（圖1A）。多組學分析提示，G-CSF動員后的T細胞中正向調控T細胞相關活化基因的表達水平下調，負向調控T細胞增殖及活化相關信號通路表達上調（圖1B）。ATAC-seq分析也表明，T細胞活化相關基因所在染色質區(qū)域在G-CSF動員后的T細胞中染色質開放性下降（圖1C）。

圖1. G-CSF動員前后T細胞轉錄組及染色質可及性變化

通過整合RNA-seq，ATAC-seq及Hi-C的多組學數(shù)據(jù)分析，研究人員發(fā)現(xiàn)SOCS1是G-CSF動員后表達水平上調最為顯著的基因，而轉錄因子STAT3可能是直接調控SOCS1表達的上游因子（圖2A）。進一步整合分析原代T細胞中增強子信號（H3K27ac）以及STAT3的染色質結合（CUT&Tag）數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，G-CSF可能通過重構SOCS1基因編碼區(qū)的染色質三維結構上調SOCS1表達水平。在G-CSF動員后的T細胞中SOCS1的基因編碼區(qū)附近，STAT3的結合重構染色質環(huán)，促使SOCS1啟動子區(qū)域與上游的增強子區(qū)域互作加強，而由CTCF介導的SOCS1啟動子區(qū)域與下游的異染色質區(qū)域互作水平降低，從而上調了SOSC1的表達水平（圖2B）。

圖2. G-CSF通過STAT3介導的染色質環(huán)重構上調T細胞SOCS1表達水平

進一步，為了驗證SOCS1在T細胞活化中的調控作用，研究人員首先利用慢病毒在體外人原代T細胞中過表達了SOCS1基因，發(fā)現(xiàn)T細胞增殖能力顯著降低，同時T細胞耗竭相關分子TIGIT表達顯著上調。接著構建了T細胞特異性敲除Socs1的轉基因小鼠，從體內水平探索SOCS1對T細胞的調控作用。T細胞缺失Socs1后增殖能力顯著增強，促炎因子IFN-γ分泌水平顯著增多。此外，在由供鼠C57BL/6移植受鼠BALB/c建立的GVHD小鼠模型中，接受Socs1-/-T細胞移植的GVHD受鼠相較于接受野生型T細胞移植的受鼠生存期顯著縮短，同時在肝、肺、小腸及大腸等組織有更明顯的淋巴細胞侵潤導致的組織損傷。研究人員進一步利用G-CSF或PBS預處理的供鼠移植受鼠建立GVHD模型，探索T細胞缺失Socs1后是否影響G-CSF對GVHD受鼠的保護作用。在野生型組，供鼠經(jīng)過G-CSF處理后相較于PBS處理組顯著延長了GVHD小鼠的生存期。而在Socs1-/-組，供鼠經(jīng)過G-CSF處理后的GVHD受鼠生存期與PBS處理組無顯著差異。以上結果提示，T細胞缺失Socs1后G-CSF對GVHD小鼠的保護作用消失，證明G-CSF在體內通過上調T細胞中SOCS1水平從而誘導T細胞進入免疫耐受態(tài)，從而降低GVHD損傷。進一步研究發(fā)現(xiàn)，SOCS1不僅對CSF3R/JAK2/STAT3信號通路有抑制作用，同時對NLRP3炎癥小體信號通路也具有抑制作用。利用SOCS1蛋白功能域擬合肽段體外處理人原代T細胞后，可顯著降低T細胞增殖能力，并抑制STAT3的磷酸化水平，這一結果提示，SOCS1由STAT3激活后會負反饋性抑制STAT3的活化。此外，研究人員還通過小規(guī)模臨床隊列發(fā)現(xiàn)，發(fā)生GVHD的患者與移植后同期未發(fā)生GVHD的患者相比，T細胞中SOCS1的表達水平顯著降低。

綜上，研究人員通過多組學分析并結合體內及體外功能實驗，完善了G-CSF誘導T細胞免疫耐受的分子機制模型：G-CSF通過與T細胞表面受體CSF3R結合，激活STAT3?；罨腟TAT3進入細胞核，通過重塑SOCS1基因編碼區(qū)染色質三維結構，上調SOCS1的表達水平。高水平SOCS1不僅可以負反饋抑制CSF3R/STAT3通路，同時還可抑制NLRP3炎癥小體信號通路，從而抑制T細胞增殖及炎癥因子分泌，誘導T細胞進入免疫耐受態(tài)，降低GVHD損傷（圖3）。此研究揭示了SOCS1在抑制T細胞活化及降低GVHD中的重要調控作用，為臨床進一步干預及預防GVHD提供了新的潛在靶點。

圖3. G-CSF誘導T細胞免疫耐受分子調控機制模式圖

北京大學人民醫(yī)院助理研究員郭惠東，北大-清華生命科學聯(lián)合中心博士生李瑞風（現(xiàn)清華大學博士后）為本文共同第一作者。黃曉軍、李程、常英軍為本文的共同通訊作者。

來源：北京大學