汪洌團隊闡明甲基化修飾對腸道ILC3在免疫衰老中的調控

　　隨著年齡的增長，全身免疫功能的退化被稱為免疫衰老（immune-senescence），最終導致疫苗接種反應差、持續的低級別炎癥和感染敏感性的增加。近幾年來，我國人群的老齡化趨勢日趨加劇，因此研究衰老進程中的免疫系統功能變化意義重大。腸道作為一個具有多種免疫細胞類型的復雜器官系統，在衰老過程中表現出穩態失調和功能衰退，但其機制尚不完全清楚。

　　第3組先天性淋巴細胞（Group 3 innate lymphoid cells, ILC3s）構成異質細胞群，參與胞外菌防御，并對調節腸道微環境的免疫耐受至關重要，而ILC3s功能失調可能會導致腸道粘膜相關組織炎癥性疾病甚至癌癥的發展。腸道ILC3s通過產生IL-22和IL-17A，保護機體免受共生菌群損害，維持上皮屏障完整性。在腸道動態平衡過程中，ILC3s分泌的IL-22能夠促進組織修復，把共生菌群限制在腸腔和腸道上皮表面，形成重要的免疫屏障。此外，ILC3s可參與調節腸道中調節性T細胞（Treg）的啟動和免疫耐受。因此，探索腸道ILC3s在衰老過程中的穩態和功能變化對改善晚年健康具有重要意義。

　　表觀遺傳失調是衰老和衰老相關疾病中觀察到的細胞功能退化的重要機制。因此，深入探究腸道ILC3s在衰老過程中的具體表現及潛在調控機制，將為治療衰老引起的腸道相關疾病指明方向。

　　在 Nature Aging 期刊發表了題為：Cxxc finger protein 1 maintains homeostasis and function of intestinal group 3 innate lymphoid cells with aging 的研究論文，該研究報道了甲基化修飾對腸道ILC3在免疫衰老中的調控作用。

　　在該研究中，研究人員通過聚焦腸道穩態發現老齡小鼠腸道中ILC3s內部亞群顯著失調，主要表現為老齡小鼠腸道CCR6+ ILC3亞群減少，尤其是CCR6+CD4+ ILC3s顯著減少，而NKp46+ ILC3s增加。值得注意的是，在老齡小鼠中ILC3s的穩態失衡也伴隨著功能衰退，這些細胞分泌IL-22和IL-17A的能力減弱，在小鼠細菌和真菌感染模型中限制了宿主的抗感染能力，導致老齡小鼠腸道炎癥病理表現嚴重。進一步通過不同年齡小鼠骨髓嵌合體實驗發現，CCR6+ ILC3s穩態的維持是由細胞內源性機制調節，而NKp46+ ILC3亞群則受到腸道微環境中信號通路或代謝改變的影響，這可能與該細胞集群表現出的高度表型和功能可塑性相關。

　　根據研究報道，衰老的特征主要包括細胞間通訊改變、干細胞耗竭、端粒磨損、細胞衰老、基因組不穩定性和表觀遺傳失調等。其中，表觀遺傳失調是衰老和衰老相關疾病中觀察到的細胞功能退化的重要機制。通過單細胞組學數據分析發現，與年輕小鼠相比，老齡小鼠腸道CCR6+ ILC3s除關鍵功能基因表達下調外，與H3K4三甲基化修飾相關的蛋白尤其是Cxxc1表達降低，提示H3K4me3修飾參與了該亞群的衰老進程。

　　CXXC鋅指蛋白1（CXXC finger protein 1, Cxxc1）在2000年被發現，由Cxxc1基因編碼，是H3K4甲基轉移酶Sted1的一個重要保守亞基。Cxxc1包含兩個重要的功能域，能夠將H3K4甲基化酶Setd1募集到大多數CpG島。鑒于未甲基化的CpG島通常代表著基因的轉錄處于活躍狀態，因此Cxxc1的功能通常被認為與轉錄激活相關。通過構建和分析Cxxc1f/f Rorccre小鼠，研究人員在年輕小鼠中重現了與老齡小鼠類似的衰老表型，包括ILC3s的穩態失衡及功能衰退。scRNA-seq的綜合分析顯示，Cxxc1f/fRorccre小鼠和老齡小鼠中腸道ILC3s的轉錄組景觀展示出極大的相似性。

　　CUT＆Tag分析顯示，Cxxc1缺陷的CCR6+ ILC3s中，H3K4me3修飾水平降低的區域與全基因組范圍內Cxxc1結合位點高度重疊。在Cxxc1f/f RorcCre小鼠CCR6+ ILC3s和DN ILC3s亞群中，啟動子區域H3K4me3的富集明顯降低，而在NKp46+ ILC3s亞群中，H3K4me3的富集程度無顯著變化。綜合分析發現了一個潛在的Cxxc1靶點，Krüppel樣因子4（Klf4）。Klf4是一種進化上保守的含鋅指結構的轉錄因子，能夠調節多種細胞生物學過程，如細胞生長、增殖和分化，并在干細胞的多能性中起關鍵作用。作者推測Klf4可能是Cxxc1在CCR6+ ILC3s老齡化過程中發揮作用的潛在靶點。過表達Klf4能夠部分恢復老齡小鼠和Cxxc1敲除鼠的腸道CCR6+ ILC3s的分化和功能缺陷。因此，這些數據強調了表觀遺傳調控對衰老過程中先天性淋巴細胞穩態和功能的影響，并表明靶向腸道內的ILC3s可能為改善年齡相關感染提供新的策略。

　　表觀調控因子Cxxc1在衰老過程中維持腸道3型固有淋巴細胞穩態和功能的機制研究

　　綜上所述，該研究強調了Cxxc1維持的H3K4me3對衰老過程中先天性淋巴細胞穩態和功能的影響，并表明靶向腸道ILC3s可能為增強腸道老齡化過程中ILC3s抵抗病原微生物感染和維持黏膜組織穩態作用提供新策略，從而有望改善由衰老引起的腸道相關疾病。

　　浙江大學基礎醫學院免疫研究所博士生沈鑫、浙江大學愛丁堡大學聯合學院博士生高先志、美國MD安德森癌癥研究中心的博士生羅伊凱為該論文共同第一作者，浙江大學基礎醫學院免疫研究所汪洌教授、美國MD安德森癌癥研究中心梁晗教授、美國NIH國家癌癥研究所吳船教授為該論文共同通訊作者。