撰文 | 小飞飞
责编 | 兮
调节性T细胞（Regulatory T cells, Treg cells）对于调节免疫反应维持机体免疫稳态具有重要作用，但也是肿瘤免疫治疗发挥效应的一个障碍【1】。转录因子Foxp3对Treg细胞发育以及免疫调节功能具有重要作用，Treg细胞中Foxp3的丧失将会使得Treg获得促炎特性，从而能够加重自身免疫病的进展或者有利于机体更有效的抗肿瘤免疫【2,3】。全面理解调控Foxp3稳定的分子通路，能促进更有效对自身免疫病或者肿瘤的Treg免疫疗法。新型基因操作工具的发展和普及，也使得系统性检测Foxp3分子调控网络变得可能。
2020年4月29日，来自美国University of California, San Francisco 的Alexander Marson团队和Northwestern University Feinberg School of Medicine 的Deyu Fang团队合作在Nature上发表题为CRISPR screen in regulatory T cells reveals modulators of Foxp3的文章，通过在小鼠Treg细胞中进行CRISPR筛选，发现了新的影响Treg中Foxp3蛋白稳定性的调控因子Usp22和Rnf20，并阐述了其中机制。
为了寻找Treg细胞中，可能调控Foxp3蛋白稳定性的因子，研究团队在小鼠来源的原代Treg细胞中进行CRISPR筛选。研究团队设计了一个靶向489种细胞核因子的sgRNA库，并利用逆转录病毒将sgRNA转入到Foxp3GFP-creRosa26LSL-RFPCas9小鼠来源的Treg细胞中，分选内源性的Foxp3表达量的高和低的细胞群，随后测序分析出和Foxp3high细胞相比，在Foxp3low细胞中富集或者减少的sgRNA，来进一步分析可正向或者负向调控Foxp3含量的基因（图1）。如预期所料，已经报道的许多可以调控Foxp3稳定的因子如Cbfb，Runx1，Stat5b和Sp3，Satb1等都被相应筛选出来，这也验证了该筛选系统的可信度。随后，作者注意到几个先前未知的因子也可调控Foxp3的稳定性，包括正向调控因子Usp22和Atxn713以及负向调控因子Rnf20。去泛素化酶Usp22和它的共因子Atxn7l3都属于SAGA染色质去泛素化修饰复合体的成员。在人Treg细胞中，利用Cas9 ribonucleoproteins (RNPs)敲除USP22也可降低Treg细胞中FOXP3的平均荧光强度，进一步验证了Treg中Usp22对Foxp3蛋白表达的调控。
图1 鼠原代Treg中CRISPR筛选系统构建
为进一步在体内研究Usp22对Treg的影响，研究团队通过构Usp22fl/flFoxp3YFP-cre小鼠，在Treg细胞中特异性的敲除Usp22，Usp22的特异性敲除显著降低了各种免疫器官种Treg细胞种Foxp3含量，且Treg细胞免疫抑制功能也有降低。随后的机制分析发现，一方面Usp22的缺失可以直接促进Foxp3的泛素化进而从促进其降解，另一方面转录水平上，Usp22可以通过调控Foxp3基因位点组蛋白H2BK120Ub修饰，进而调控Foxp3的转录，而E3 泛素链接酶Rnf20则和Usp22的作用相反。同时，通过检测Usp22fl/flFoxp3YFP-cre小鼠自发的自身免疫症状以及构建自身免疫炎症模型和肿瘤接种模型，发现Treg细胞中Usp22的敲除促进小鼠自身免疫炎症的发展，并且提高了小鼠对肿瘤的免疫反应。
总之，本研究基于CRISPR筛选，发现了调控Treg细胞中影响Foxp3稳定性的几种新的调控因子，Usp22可以通过调控组蛋白的去泛素化修饰在转录水平上调控Foxp3表达，而Rnf20作用和Usp22相反，同时Usp22也可以在转录后水平上也可调控Foxp3稳定性。这为利用Treg进行自身免疫病以及肿瘤的免疫治疗提供了新的靶点。
原文链接：
https://doi.org/10.1038/s41586-020-2246-4
