转录因子PBX1促进NK细胞谱系形成和终末成熟

【作者】 徐秀秀； 周永刚； 傅斌清； 田志刚； 魏海明；

【机构】 中国科学技术大学；

【摘要】 背景:本课题组前期研究发现子宫NK细胞中转录因子PBX1可通过促进PTN和OGN表达从而促进胚胎发育,研究过程中发现PBX1缺陷小鼠的骨髓和脾脏中NK细胞比例下降,暗示PBX1可能调控NK细胞发育。目的:探究PBX1是否促进NK细胞发育及其机制。方法与结果:我们构建了造血系统特异性敲除Pbx1(Pbx1^f/f;Vav1^Cre)小鼠,流式细胞术检测发现缺失Pbx1后小鼠骨髓中NK细胞早期发育受损,NK细胞前体pre-NKP和rNKP细胞以及骨髓和脾脏中的NK细胞均明显减少,而T细胞不受影响。此外缺失Pbx1后NK细胞中转录因子Nfil3的表达水平显著降低。进一步通过多种分子生物学实验证明Pbx1可以直接结合活化Nfil3启动子。构建Nfil3启动子上Pbx1结合位点敲除的小鼠,该小鼠和Pbx1^f/f;VaV1^Cre表型一致,进一步验证了Pbx1通过结合Nfil3启动子影响NK细胞谱系形成。我们也构建了NK细胞特异性敲除Pbx1(Pbx1^f/f;Ncr1^Cre)小鼠,流式检测发现当NK细胞缺失Pbx1后,骨髓和脾脏中的成熟NK细胞比例和细胞数目显著下降,骨髓中尤为明显。表明PBX1除了影响NK细胞早期发育之外,也影响NK细胞终末成熟。随后我们给Pbx1^f/f;Ncr1^Cre小鼠注射PTN和OGN重组蛋白,可以逆转Pbx1^f/f;Ncr1^Cre小鼠NK细胞的发育受损状态,表明PBX1-PTN/OGN轴促进NK细胞成熟。对Pbx1^f/f;Ncr1^Cre小鼠和Ptn^-/-Ogn^-/-小鼠的骨髓NK细胞分别用IL-15和PTN+OGN刺激后进行ATAC-seq测序,测序结果表明PTN+OGN具有活化NK细胞成熟和杀伤相关分子转录的潜力。单细胞测序分析发现AML病人骨髓NK细胞成熟受损且下调表达PBX1。为验证PBX1-PTN/OGN对于骨髓NK细胞免疫监视功能的影响,我们建立小鼠骨髓肿瘤原位模型,小鼠活体成像显示缺失Pbx1或者Ptn和Ogn后,骨髓NK细胞杀伤肿瘤细胞能力显著下降。进一步,将AML病人的骨髓NK细胞在体外用PTN+OGN刺激后转输到免疫缺陷鼠的骨髓腔,恢复患者NK细胞清除肿瘤细胞能力,小鼠生存期明显延长。结论:PBX1通过结合Nfil3启动子促进NK细胞谱系形成;骨髓NK细胞中PBX1通过促进生长因子PTN和OGN的表达,促进NK细胞成熟及肿瘤免疫监视。更多还原