《免疫系統(tǒng)T細(xì)胞》課件

免疫系統(tǒng)T細(xì)胞人體免疫防御系統(tǒng)的核心力量參與適應(yīng)性免疫應(yīng)答的關(guān)鍵細(xì)胞課程大綱T細(xì)胞基礎(chǔ)概念與歷史定義、發(fā)現(xiàn)歷史及重要性T細(xì)胞發(fā)育過(guò)程起源、干細(xì)胞分化及胸腺選擇T細(xì)胞亞群與受體主要亞群類型及TCR結(jié)構(gòu)T細(xì)胞活化與功能第一部分：T細(xì)胞概述適應(yīng)性免疫主力識(shí)別特異抗原多樣化受體系統(tǒng)可識(shí)別無(wú)數(shù)外來(lái)物質(zhì)復(fù)雜調(diào)控網(wǎng)絡(luò)T細(xì)胞的定義淋巴細(xì)胞的一種來(lái)源于骨髓的多能造血干細(xì)胞在胸腺中成熟名稱源于"Thymus"（胸腺）表面特征T細(xì)胞的發(fā)現(xiàn)歷史11960年代早期JacquesMiller發(fā)現(xiàn)胸腺在免疫系統(tǒng)中的作用21967年確認(rèn)淋巴細(xì)胞分為T細(xì)胞和B細(xì)胞兩大類31970年代發(fā)現(xiàn)T細(xì)胞亞群及其不同功能41980年代T細(xì)胞受體基因克隆，結(jié)構(gòu)解析T細(xì)胞在免疫系統(tǒng)中的重要性抗病毒防御清除病毒感染細(xì)胞抗細(xì)菌免疫激活巨噬細(xì)胞吞噬細(xì)菌抗腫瘤監(jiān)視識(shí)別并殺傷癌變細(xì)胞免疫調(diào)節(jié)維持免疫系統(tǒng)平衡第二部分：T細(xì)胞的發(fā)育成熟T細(xì)胞進(jìn)入外周循環(huán)陽(yáng)性/陰性選擇自身耐受確立胸腺教育T細(xì)胞受體表達(dá)骨髓祖細(xì)胞遷移至胸腺T細(xì)胞的起源多能造血干細(xì)胞位于骨髓中，可分化為各種血細(xì)胞淋巴樣祖細(xì)胞決定朝向淋巴細(xì)胞方向發(fā)展早期T細(xì)胞前體從骨髓釋放進(jìn)入血液循環(huán)遷移至胸腺在胸腺微環(huán)境中繼續(xù)發(fā)育骨髓造血干細(xì)胞多能性可分化為所有血細(xì)胞類型自我更新維持干細(xì)胞庫(kù)穩(wěn)定定向分化受多種信號(hào)分子調(diào)控胸腺中的T細(xì)胞發(fā)育過(guò)程1雙陰期(DN)不表達(dá)CD4和CD8分子2雙陽(yáng)期(DP)同時(shí)表達(dá)CD4和CD8分子3單陽(yáng)期(SP)只表達(dá)CD4或CD8一種分子4外周循環(huán)成熟T細(xì)胞離開(kāi)胸腺陽(yáng)性選擇和陰性選擇陽(yáng)性選擇篩選能夠識(shí)別自身MHC分子的T細(xì)胞由皮質(zhì)上皮細(xì)胞介導(dǎo)不能識(shí)別MHC的細(xì)胞凋亡死亡陰性選擇清除對(duì)自身抗原親和力過(guò)強(qiáng)的T細(xì)胞由髓質(zhì)上皮細(xì)胞和樹(shù)突狀細(xì)胞介導(dǎo)防止自身免疫反應(yīng)發(fā)生CD4+和CD8+T細(xì)胞的分化命運(yùn)決定因素TCR與MHC-I或MHC-II結(jié)合的信號(hào)強(qiáng)度細(xì)胞因子微環(huán)境影響CD4+分化TCR識(shí)別MHC-II分子的細(xì)胞發(fā)展為輔助T細(xì)胞CD8+分化TCR識(shí)別MHC-I分子的細(xì)胞發(fā)展為細(xì)胞毒性T細(xì)胞第三部分：T細(xì)胞亞群輔助T細(xì)胞協(xié)調(diào)免疫應(yīng)答細(xì)胞毒性T細(xì)胞直接殺傷靶細(xì)胞調(diào)節(jié)性T細(xì)胞抑制免疫反應(yīng)記憶T細(xì)胞提供長(zhǎng)期免疫保護(hù)輔助T細(xì)胞（Th細(xì)胞）表型特征表達(dá)CD4分子，識(shí)別MHC-II呈遞的抗原亞型分類Th1、Th2、Th17和Tfh等多種亞型核心功能分泌細(xì)胞因子，活化其他免疫細(xì)胞應(yīng)用領(lǐng)域疫苗開(kāi)發(fā)，自身免疫疾病治療細(xì)胞毒性T細(xì)胞（Tc細(xì)胞）表型特征表達(dá)CD8分子，識(shí)別MHC-I呈遞的抗原監(jiān)視功能巡邏全身尋找異常細(xì)胞殺傷機(jī)制釋放穿孔素和顆粒酶，誘導(dǎo)靶細(xì)胞凋亡調(diào)節(jié)性T細(xì)胞（Treg細(xì)胞）表型特征CD4+CD25+FOXP3+FOXP3是關(guān)鍵轉(zhuǎn)錄因子產(chǎn)生途徑胸腺自然產(chǎn)生(nTreg)外周誘導(dǎo)產(chǎn)生(iTreg)核心功能抑制其他T細(xì)胞的活化和增殖維持免疫自耐受記憶T細(xì)胞10-15年生存時(shí)間部分記憶T細(xì)胞可終生存在24-72小時(shí)應(yīng)答速度比初次應(yīng)答快10-100倍2種主要亞型中樞記憶T細(xì)胞(TCM)和效應(yīng)記憶T細(xì)胞(TEM)γδT細(xì)胞特殊TCR表達(dá)γ和δ鏈而非α和β鏈1無(wú)MHC限制直接識(shí)別非肽類抗原2分布特點(diǎn)主要分布于皮膚、黏膜等組織3快速應(yīng)答介于先天和適應(yīng)性免疫之間4第四部分：T細(xì)胞受體（TCR）抗原識(shí)別識(shí)別MHC呈遞的抗原肽高度多樣性可識(shí)別數(shù)百萬(wàn)種抗原3基因重排產(chǎn)生多樣性的基礎(chǔ)TCR的結(jié)構(gòu)異二聚體由α鏈和β鏈(或γ鏈和δ鏈)組成每條鏈包含可變區(qū)和恒定區(qū)可變區(qū)形成抗原結(jié)合部位含有CDR1、CDR2和CDR3超可變區(qū)信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)與CD3復(fù)合物相連CD3負(fù)責(zé)信號(hào)傳導(dǎo)進(jìn)入細(xì)胞TCR的多樣性10^15理論多樣性人類T細(xì)胞庫(kù)的理論TCR組合數(shù)量10^7實(shí)際多樣性個(gè)體實(shí)際擁有的不同TCR克隆數(shù)量4種多樣性來(lái)源V(D)J重組、區(qū)域多樣性、接頭多樣性、配對(duì)多樣性TCR的基因重排基因片段類型V(可變)、D(多樣)、J(連接)和C(恒定)片段RAG酶作用重組激活基因酶切割DNA隨機(jī)連接V-D-J片段隨機(jī)連接形成獨(dú)特組合接頭區(qū)多樣性連接處核苷酸的隨機(jī)添加和刪除TCR與MHC分子的相互作用三分子復(fù)合物TCR、抗原肽、MHC分子精確對(duì)接相互作用部位TCR的CDR1和CDR2主要識(shí)別MHC3抗原肽識(shí)別CDR3區(qū)主要識(shí)別抗原肽第五部分：T細(xì)胞活化信號(hào)1TCR識(shí)別抗原肽-MHC復(fù)合物信號(hào)2共刺激分子結(jié)合傳遞活化信號(hào)信號(hào)3細(xì)胞因子提供分化方向指導(dǎo)效應(yīng)階段增殖分化為效應(yīng)T細(xì)胞抗原呈遞細(xì)胞（APC）樹(shù)突狀細(xì)胞最強(qiáng)大的專職APC巨噬細(xì)胞吞噬清除病原體并呈遞抗原B細(xì)胞高效呈遞被其BCR識(shí)別的抗原T細(xì)胞活化的信號(hào)1：抗原識(shí)別TCR識(shí)別MHC-抗原肽復(fù)合物是啟動(dòng)信號(hào)CD3復(fù)合物含有ITAM結(jié)構(gòu)域傳導(dǎo)信號(hào)激活Lck、ZAP-70等酪氨酸激酶T細(xì)胞活化的信號(hào)2：共刺激正性共刺激CD28-B7相互作用CD40L-CD40相互作用增強(qiáng)T細(xì)胞活化和生存能力負(fù)性共刺激CTLA-4-B7相互作用PD-1-PD-L1相互作用抑制T細(xì)胞活化，防止過(guò)度反應(yīng)T細(xì)胞活化的信號(hào)3：細(xì)胞因子IL-2促進(jìn)T細(xì)胞增殖和生存1IL-12誘導(dǎo)Th1分化2IL-4促進(jìn)Th2分化3TGF-β誘導(dǎo)Treg分化4IL-6+TGF-β促進(jìn)Th17分化5T細(xì)胞活化后的增殖和分化1活化初期代謝程序改變，準(zhǔn)備增殖2克隆擴(kuò)增識(shí)別特定抗原的T細(xì)胞大量增殖3效應(yīng)分化根據(jù)細(xì)胞因子環(huán)境分化為不同亞型4收縮期大部分效應(yīng)T細(xì)胞凋亡，少部分成為記憶細(xì)胞第六部分：T細(xì)胞功能直接殺傷CD8+T細(xì)胞直接殺死感染細(xì)胞和腫瘤細(xì)胞輔助協(xié)調(diào)CD4+T細(xì)胞分泌細(xì)胞因子激活其他免疫細(xì)胞免疫記憶記憶T細(xì)胞提供長(zhǎng)期保護(hù)，快速應(yīng)對(duì)再次感染免疫調(diào)節(jié)Treg細(xì)胞抑制免疫反應(yīng)，防止過(guò)度炎癥CD4+T細(xì)胞的輔助功能活化B細(xì)胞促進(jìn)抗體產(chǎn)生和類別轉(zhuǎn)換激活巨噬細(xì)胞增強(qiáng)吞噬和殺傷能力招募其他細(xì)胞釋放趨化因子吸引免疫細(xì)胞維持CD8+反應(yīng)提供生存信號(hào)和細(xì)胞因子支持Th1細(xì)胞和細(xì)胞介導(dǎo)的免疫應(yīng)答主要誘導(dǎo)因子IL-12和IFN-γ關(guān)鍵轉(zhuǎn)錄因子T-bet產(chǎn)生細(xì)胞因子IFN-γ、TNF-α和IL-2主要功能抵抗胞內(nèi)病原體感染Th2細(xì)胞和體液免疫應(yīng)答IL-4IL-5IL-13IL-10其他主要誘導(dǎo)因子：IL-4關(guān)鍵轉(zhuǎn)錄因子：GATA-3主要功能：抵抗胞外寄生蟲(chóng)，參與過(guò)敏反應(yīng)Th17細(xì)胞和炎癥反應(yīng)誘導(dǎo)因子TGF-β+IL-6+IL-23轉(zhuǎn)錄因子RORγt產(chǎn)生細(xì)胞因子IL-17A/F、IL-21、IL-22主要功能抵抗細(xì)菌和真菌，參與自身免疫性疾病CD8+T細(xì)胞的殺傷功能識(shí)別靶細(xì)胞TCR識(shí)別MHC-I呈遞的異常抗原肽免疫突觸形成CTL與靶細(xì)胞緊密接觸，分子重排釋放殺傷顆粒定向釋放穿孔素和顆粒酶靶細(xì)胞凋亡通過(guò)多種途徑誘導(dǎo)靶細(xì)胞程序性死亡細(xì)胞毒性機(jī)制：穿孔素和顆粒酶穿孔素在靶細(xì)胞膜上形成孔道允許顆粒酶進(jìn)入靶細(xì)胞可直接破壞膜完整性顆粒酶絲氨酸蛋白酶家族成員顆粒酶B切割并激活半胱氨酸蛋白酶觸發(fā)靶細(xì)胞凋亡級(jí)聯(lián)反應(yīng)細(xì)胞毒性機(jī)制：Fas/FasL通路FasL表達(dá)活化的CTL表面表達(dá)FasLFas-FasL結(jié)合CTL上的FasL與靶細(xì)胞上的Fas結(jié)合死亡信號(hào)傳導(dǎo)活化死亡誘導(dǎo)信號(hào)復(fù)合物(DISC)Caspase激活引發(fā)Caspase級(jí)聯(lián)反應(yīng)導(dǎo)致細(xì)胞凋亡記憶T細(xì)胞和二次免疫應(yīng)答時(shí)間（天）初次應(yīng)答二次應(yīng)答二次應(yīng)答特點(diǎn)：起始快、峰值高、持續(xù)久記憶T細(xì)胞分布于組織，維持長(zhǎng)期免疫監(jiān)視第七部分：T細(xì)胞與疾病感染性疾病抵抗病原體入侵過(guò)敏反應(yīng)參與變態(tài)反應(yīng)自身免疫疾病錯(cuò)誤攻擊自身組織腫瘤疾病識(shí)別消滅癌細(xì)胞移植排斥攻擊異體組織T細(xì)胞在感染性疾病中的作用病毒感染CD8+T細(xì)胞直接殺傷病毒感染的細(xì)胞Th1細(xì)胞分泌IFN-γ激活巨噬細(xì)胞細(xì)菌感染Th1細(xì)胞活化巨噬細(xì)胞清除胞內(nèi)細(xì)菌Th17細(xì)胞招募中性粒細(xì)胞對(duì)抗胞外細(xì)菌寄生蟲(chóng)感染Th2細(xì)胞分泌IL-4/IL-5激活嗜酸性粒細(xì)胞促進(jìn)IgE產(chǎn)生，協(xié)助寄生蟲(chóng)清除T細(xì)胞與自身免疫疾病發(fā)病機(jī)制自身反應(yīng)性T細(xì)胞逃逸胸腺負(fù)選擇Treg功能異常調(diào)節(jié)性T細(xì)胞數(shù)量減少或功能缺陷常見(jiàn)疾病類風(fēng)濕關(guān)節(jié)炎、多發(fā)性硬化、1型糖尿病治療策略靶向T細(xì)胞活化和炎癥因子的藥物T細(xì)胞與過(guò)敏反應(yīng)1初次接觸過(guò)敏原Th2細(xì)胞分化并產(chǎn)生IL-42IgE類型轉(zhuǎn)換B細(xì)胞在Th2細(xì)胞幫助下產(chǎn)生特異性IgE3肥大細(xì)胞致敏IgE結(jié)合肥大細(xì)胞表面FcεRI受體4再次接觸過(guò)敏原肥大細(xì)胞脫顆粒釋放炎癥介質(zhì)T細(xì)胞與腫瘤免疫腫瘤消除高效識(shí)別并殺傷腫瘤細(xì)胞腫瘤平衡控制腫瘤生長(zhǎng)但未完全清除腫瘤逃逸免疫抑制、抗原丟失等機(jī)制T細(xì)胞與器官移植排斥反應(yīng)直接途徑識(shí)別供體MHC分子間接途徑識(shí)別被受體APC呈遞的供體抗原半直接途徑通過(guò)受體APC獲取的供體MHC識(shí)別排斥反應(yīng)T細(xì)胞介導(dǎo)的細(xì)胞毒性和炎癥反應(yīng)第八部分：T細(xì)胞相關(guān)檢測(cè)技術(shù)表型分析流式細(xì)胞術(shù)檢測(cè)表面分子功能分析ELISPOT、細(xì)胞因子檢測(cè)分子特征TCR測(cè)序、單細(xì)胞測(cè)序成像技術(shù)多光子顯微鏡、質(zhì)譜成像流式細(xì)胞術(shù)高通量單細(xì)胞分析技術(shù)可同時(shí)檢測(cè)多種表面或細(xì)胞內(nèi)分子識(shí)別不同T細(xì)胞亞群及活化狀態(tài)ELISPOT技術(shù)包被特異抗體微孔板包被針對(duì)細(xì)胞因子的捕獲抗體細(xì)胞刺激加入T細(xì)胞和特異性抗原刺激細(xì)胞因子捕獲分泌的細(xì)胞因子被附近抗體捕獲斑點(diǎn)顯示通過(guò)酶標(biāo)二抗和底物顯色細(xì)胞因子檢測(cè)靈敏度(pg/ml)通量ELISA：?jiǎn)我患?xì)胞因子高靈敏檢測(cè)流式細(xì)胞術(shù)：細(xì)胞內(nèi)細(xì)胞因子染色多因子檢測(cè)平臺(tái)：同時(shí)檢測(cè)多種細(xì)胞因子TCR測(cè)序技術(shù)原理擴(kuò)增TCR基因可變區(qū)高通量測(cè)序分析生物信息學(xué)數(shù)據(jù)處理應(yīng)用領(lǐng)域T細(xì)胞庫(kù)多樣性分析克隆擴(kuò)增檢測(cè)免疫監(jiān)測(cè)和診斷第九部分：T細(xì)胞免疫治療細(xì)胞療法CAR-T、TCR-T、TIL療法免疫檢查點(diǎn)PD-1/CTLA-4抑制劑疫苗腫瘤疫苗、樹(shù)突狀細(xì)胞疫苗細(xì)胞因子治療IL-2、IFN等細(xì)胞因子應(yīng)用CAR-T細(xì)胞療法T細(xì)胞采集從患者體內(nèi)分離T細(xì)胞基因修飾導(dǎo)入CAR基因，表達(dá)嵌合抗原受體體外擴(kuò)增CAR-T細(xì)胞大量培養(yǎng)增殖回輸治療將CAR-T細(xì)胞輸回患者體內(nèi)殺傷腫瘤TCR-T細(xì)胞療法1原理基礎(chǔ)利用基因工程改造T細(xì)胞表達(dá)特異性TCR2與CAR-T區(qū)別通過(guò)MHC依賴方式識(shí)別胞內(nèi)抗原3優(yōu)勢(shì)特點(diǎn)可靶向更廣泛的腫瘤抗原，包括胞內(nèi)抗原4臨床應(yīng)用針對(duì)NY-ESO-1等腫瘤抗原治療多種實(shí)體瘤免疫檢查點(diǎn)抑制劑CTLA-4抑制劑伊匹木單抗(Ipilimumab)主要作用于T細(xì)胞初始活化階段阻斷CTLA-4與B7相互作用PD-1/PD-L1抑制劑納武利尤單抗、帕博利珠單抗等主要作用于效應(yīng)階段T細(xì)胞阻斷PD-1與PD-L1負(fù)性共刺激信號(hào)疫苗開(kāi)發(fā)中的T細(xì)胞作用CD4+T細(xì)胞輔助B細(xì)胞產(chǎn)生高親和力抗體1CD8+T細(xì)胞直接清除感染細(xì)胞2記憶T細(xì)胞提供長(zhǎng)期保護(hù)3疫苗佐劑增強(qiáng)T細(xì)胞應(yīng)答4第十部分：T細(xì)胞研究前沿多組學(xué)整合分析揭示T細(xì)胞復(fù)雜調(diào)控網(wǎng)絡(luò)計(jì)算生物學(xué)方法加速T細(xì)胞免疫治療研發(fā)空間轉(zhuǎn)錄組學(xué)技術(shù)探索T細(xì)胞組織微環(huán)境互作單細(xì)胞測(cè)序技術(shù)在T細(xì)胞研究中的應(yīng)用1000+單細(xì)胞識(shí)別可同時(shí)分析上千個(gè)單細(xì)胞20K+基因表達(dá)量每個(gè)細(xì)胞檢測(cè)基因數(shù)量50+新亞群發(fā)現(xiàn)已鑒定的T細(xì)胞亞型數(shù)量5種多組學(xué)整合可同時(shí)分析轉(zhuǎn)錄組、表觀組等T細(xì)胞代謝與功能的關(guān)系糖酵解效應(yīng)T細(xì)胞主要能量來(lái)源脂肪酸氧化記憶T細(xì)胞和Treg