

2026 年 5 月 6 日晚 19 时,黄波课题组本学期第四次 Journal Club 活动如期举行。本次活动由 2022 级直博生余劲主讲,深度解读美国西北大学 Weiguo Cui 团队 2026 年 3 月发表于《Immunity》的研究成果 ——《Krüppel-like factors 2 and 3 regulate T cell exhaustion by directing T cell residency and migration》。该研究首次提出 “空间定位决定 T 细胞耗竭命运” 的全新范式,发现 KLF2 与 KLF3 构成一对相互制衡的 “分子开关”,通过精准调控 T 细胞的迁移能力与组织驻留状态,直接决定其分化为效应样细胞还是终末耗竭细胞,为 T 细胞耗竭调控与免疫治疗优化提供了颠覆性的空间免疫学视角。

余劲首先从 T 细胞耗竭研究的核心盲区切入,梳理了研究背景。在慢性病毒感染或肿瘤微环境中,CD8+ T 细胞会在持续抗原刺激下逐步进入耗竭状态,表现为效应功能丧失、抑制性受体持续高表达,最终无法有效清除病原体或肿瘤细胞。既往研究多聚焦于转录调控网络、抑制性受体信号等细胞内分子机制,但对于细胞的空间定位与迁移行为如何参与耗竭进程,始终缺乏系统性认识。一个关键的未解问题是:耗竭谱系中不同亚群在循环系统与组织驻留之间的分布差异,究竟只是细胞分化的结果,还是反过来主动塑造了细胞的命运走向?这一问题的解答,对于完善慢性感染与肿瘤免疫调控机制具有重要意义。
研究团队首先通过整合急性与慢性感染模型的单细胞转录组数据,发现了一个关键的关联现象:终末耗竭 T 细胞(Texh)与组织驻留记忆 T 细胞的转录谱高度重叠,而效应样耗竭 T 细胞(Teff)则与循环型记忆 T 细胞的转录特征更为接近。基于此,研究人员定义了两类核心基因模块:循环相关模块(富集 S1PR 信号、趋化因子受体、细胞骨架调控等迁移相关通路)与组织驻留模块(富集 CXCR6、CD69、整合素等组织滞留相关分子)。沿 T 细胞分化轨迹分析显示,循环相关模块的表达从早期祖细胞(Tpro1)到 Teff 细胞逐步上调,而组织驻留模块则在 Texh 细胞中达到峰值,这一结果首次明确了 T 细胞的迁移能力与耗竭分化命运存在紧密的耦联关系。
为找到调控这一过程的核心分子,研究团队通过多组学联合分析,锁定了 Krüppel 样因子家族的两个成员 ——KLF2 与 KLF3。分析显示,二者在 Teff 细胞中均具有显著的转录调控活性,下游靶基因高度富集于迁移相关通路,且存在明显的靶基因重叠。动态表达追踪进一步发现,KLF2 在感染早期被激活后,会在部分细胞中维持高表达;而在 CD69 阳性、具有组织驻留倾向的细胞中,KLF2 的表达则会逐渐下调,提示其与 T 细胞的迁移状态密切相关。
一系列功能验证实验揭示了 KLF2 的核心作用:敲除 KLF2 会显著限制 CD8+ T 细胞进入循环系统,导致其在外周血中的比例大幅下降,同时上调 CXCR6、CD69 等组织驻留标志分子的表达。分化轨迹分析显示,KLF2 缺失会直接导致 Teff 细胞比例降低、Texh 细胞比例显著升高,推动 T 细胞向终末耗竭方向偏移;同时,KLF2 敲除细胞的 PD-1、Tim3、TIGIT 等抑制性受体表达上调,IFN-γ、TNF 等效应分子表达下降,且这一变化在感染早期即已出现,证明 KLF2 在 T 细胞分化的早期阶段就参与了命运决定。
深入的机制研究表明,KLF2 通过调控染色质可及性,协同协调 T 细胞的迁移程序与效应程序。其缺失会导致 S1pr1、Cx3cr1 等迁移相关基因的表达及染色质开放性显著下降,而 Cxcr6、Itgae 等组织驻留相关基因则会上调。全基因组结合分析进一步证实,KLF2 主要通过促进其结合位点附近的染色质开放,增强 BATF、AP-1、T-bet 等关键效应转录因子的结合能力,从而间接支持效应分化程序的启动。
最具突破性的发现是,研究通过功能干预直接证明了空间定位对细胞命运具有因果作用:靶向 S1PR1-CD69 轴增强 T 细胞的外流能力,可显著提高 Teff 细胞比例、降低 Texh 细胞比例,同时伴随效应分子上调与耗竭标志下降;反之,人为限制 T 细胞的迁移能力,则会直接促进终末耗竭细胞的形成。这一结果彻底打破了 “空间分布只是分化结果” 的传统认知,确立了 “位置决定命运” 的核心范式。
有趣的是,研究团队还发现 KLF3 是 KLF2 的天然功能拮抗因子。敲除 KLF3 后,CD8+ T 细胞在外周血中的比例增加、组织驻留减少,同时 Teff 细胞比例上升、Texh 细胞比例下降,与 KLF2 敲除的表型完全相反。转录与染色质分析显示,KLF3 缺失会增强迁移相关基因的表达及其染色质开放性,并抑制耗竭相关转录因子通路,进一步证明二者在功能上相互制衡。
最终,研究团队解析出二者的互作调控回路:KLF2 可诱导 Klf3 的转录,而 KLF3 反过来会抑制 Klf2 的表达,并通过竞争相同的染色质结合位点,削弱 KLF2 对迁移与效应程序的激活作用。这种前馈激活与反馈抑制相结合的调控结构,能够在 T 细胞分化的不同阶段维持二者的动态平衡,从而精细调节循环与驻留程序的切换。
余劲总结道,这项研究的核心价值在于开创了 “空间免疫学” 的全新研究视角:CD8+ T 细胞的耗竭分化并非单纯由细胞内信号通路驱动,而是受到迁移能力与空间定位的深度调控。KLF2 促进细胞循环与效应分化,KLF3 则通过限制 KLF2 的活性推动组织驻留及终末耗竭形成,二者构成的分子开关,最终决定了 T 细胞在 Teff 与 Texh 之间的分化走向。这一发现为通过调控细胞迁移与定位干预 T 细胞耗竭提供了全新的理论基础。
余劲的分享引发了在场师生的热烈研讨。随后,他与陈洁老师及课题组同学,围绕两大核心方向展开深入交流:一是如何靶向 KLF2/KLF3 轴,通过抑制 KLF3、增强 KLF2 活性 “解放” 被困在肿瘤组织内的 T 细胞,使其恢复迁移能力与效应功能,从而逆转耗竭;二是该策略与 PD-1 抑制剂等现有免疫疗法联合应用的可行性与优化方案。

本次 Journal Club 让课题组全体同学对 T 细胞耗竭的调控机制有了颠覆性的认知。大家深刻体会到,T 细胞在慢性疾病中的命运,不仅取决于它 “是谁”(基因表达特征),更取决于它 “在哪里”(组织驻留与迁移状态)。这一 “空间免疫学” 的新概念,为理解慢性感染、肿瘤免疫逃逸提供了全新的理论框架,也启示未来的免疫治疗不仅要 “松刹车”(如 PD-1 抑制剂解除免疫抑制),更要 “修导航”(调控 T 细胞的组织驻留程序),通过多维度干预实现更优的治疗效果。