T淋巴细胞在人体免疫系统中扮演着关键角色，不仅参与清除病原体与抵抗感染，还在肿瘤新型疗法、自身免疫疾病调控以及白血病的发生发展中发挥重要作用。胸腺是保障T淋巴细胞正常发育和成熟的器官。来自骨髓的多能造血祖细胞通过血液循环迁移至胸腺，经历一系列复杂的分化与选择过程，发育为成熟的T淋巴细胞。
然而，长期以来科学界存在一个关键问题尚未完全阐明：T淋巴细胞发育的最初阶段是如何发生的？近日，我院赵鑫课题组联合西安电子科技大学马小科课题组、弗吉尼亚大学Chongzhi Zang课题组，以及美国哈肯萨克子午线医学发现与创新中心Hai-Hui Xue课题组，在《Science Immunology》上在线发表了题为“Single-cell multi-omics identifies Tcf1 and Lef1 as key initiators of early thymic progenitor fate”的研究论文，对该问题作出了深入解答。研究发现，转录因子Tcf1及其同源蛋白Lef1在促进早期胸腺祖细胞（ETPs）的生成及维持其细胞身份中具有关键作用。
研究人员通过单细胞多组学分析，发现ETPs存在高表达Tcf1的静息态亚群和低表达 Tcf1的增殖态亚群。进一步借助体外OP9-DL1基质细胞共培养系统，发现高表达Tcf1的静息亚群处于分化下游，具有更强的T细胞谱系偏向性和更快的分化速率。为探究Tcf1在ETPs产生中的作用，研究人员利用Vav-Cre在小鼠中条件性敲除Tcf1/Lef1，经表型和单细胞多组学分析发现：造血干细胞（HSC）、多能造血祖细胞（MPP）和共同淋巴细胞祖细胞（CLP）未受显著影响，但ETPs的比例和总数较野生型显著下降，B 细胞却异常增多。机制上，综合分析差异表达基因、染色质开放性差异位点及Tcf1染色质结合位点发现，Tcf1可结合ETPs特异性基因并维持其染色质开放状态，从而保持基因高表达；反之，其会抑制非 T 谱系基因的染色质开放，使基因沉默。因此，Tcf1和Lef1在ETPs形成中起关键作用。
此外，Tcf1/Lef1也是维持ETPs细胞身份所必需的。研究人员在体外共培养体系产生的ETPs中，用CreER诱导性敲除Tcf1/Lef1，分析其转录组和染色质可及性图谱发现：Tcf1/Lef1通过调节染色质可及性，调控ETPs细胞特异性基因的表达（尤其是Notch信号通路相关基因及胸腺微环境中缺氧诱导的基因），进而维持ETPs特征并促进其向T细胞发育。
本研究明确了Tcf1/Lef1在ETPs的形成和身份维持中均发挥重要作用。它们在造血祖细胞中虽低水平表达，却是促进Notch信号组分表达和细胞定植所必需的；定植后，其持续维持Notch信号，而Notch信号又进一步诱导Tcf1表达，形成驱动T细胞发育的正反馈循环。另外，Tcf1/Lef1可帮助细胞适应胸腺低氧代谢环境、关闭HSC特异性基因、抑制非T谱系基因和效应相关基因的表达并预启T细胞谱系基因的染色质可及性，从多方面维持ETPs稳定并促进其向T细胞分化。这些发现将Tcf1/Lef1的功能从公认的DN2/3阶段拓展至更早的前胸腺与ETPs形成阶段，为理解早期T细胞发育提供了新证据。
我院的赵鑫研究员、弗吉尼亚大学Shengen Shawn Hu，哈肯萨克医学院Wen-Han Lee为本文的共同第一作者；赵鑫研究员、马小科教授、Chongzhi Zang教授及Hai-Hui Xue教授为本文的共同通讯作者。杭州师范大学为本文的第一单位。
原文链接：https://www.science.org/doi/10.1126/sciimmunol.adq8970
