mTORC1通路在B1a细胞命运决定中的作用及其分子调控机制研究

B1a cells are one of key B cell subsets in the body which are rapidly activated after the stimulations of thymus-independent antigens or pathogens. B1a cells exert their functions via several ways, including secreting a large amount of natural antibody. Although we have a relatively good understanding of B1a cell functions, the developmental origin of these cells has been a dilemma in the field of immunology for many years. The underlying reason is that we still do not understand the molecular mechanism to the fate decision of B1a cells. In our early studies, we were surprisingly to see that mice with a conditional deletion of TSC1 gene generate a lot of B1a cells. Further analysis reveals that a trans-differentiation of B2 to B1a cells happens when mTORC1 pathway is over-activated in early B2 cells. Based on these intriguing findings, the current research project will be dedicated to perform the following studies: 1) to characterize the molecular mechanism to the trans-differentiation of TSC1KO B2 to B1a cells; 2) to clarify the role and the mechanism of mTORC1 pathway in the canonical B1a cell development; 3) to understand the effects of mTORC1 activity change on the regulatory functions of B cells. In short, this project will not only help to uncover a possible mechanism to the long-lasting question of B1a cell developmental origin, but also provide new clues to the study of B cell-related diseases.

B1a细胞是机体B细胞的一个重要亚群，在胸腺非依赖抗原或病原体刺激下迅速活化，通过分泌天然抗体等效应分子发挥重要的免疫学功能。尽管在功能上有较深的认识，但B1a细胞的发育起源一直是困扰免疫学界的难题，其关键原因是尚未找到B1a细胞命运决定的分子机制。在前期的工作中，我们意外发现B细胞特异性缺失TSC1基因(mTORC1通路高度活化)的小鼠产生大量的B1a细胞，进一步的研究发现mTORC1通路高度活化可导致B2细胞逆分化为B1a细胞。在上述工作的基础上，我们拟开展以下研究：1) 阐明TSC1KO B2细胞逆分化为B1a细胞的分子机制；2)明确mTORC1通路在经典B1a细胞分化途径中作用及其机制；3) 明确 mTORC1通路活性改变对B细胞免疫调节功能的影响及其机制。本研究不但在B1a细胞的分化起源这一重要领域做出有益的探索，而且也可为B细胞发育和功能失调的相关疾病研究提供新的思路。

B-1a细胞是一类具有天然应答特性的B细胞，在成年小鼠主要定居在腹腔、胸腔和肠道等位置，发挥重要的免疫监视功能。B-1a细胞的发育途径目前仍未完全阐明，为此我们使用单细胞测序、流式细胞技术、B细胞转移输注、B细胞特定基因条件性敲除等研究手段探索B-1a细胞的发育途径，取得了以下的研究结果。1）明确mTORC1通路在新生期B-1a细胞分化中的关键作用。早期发育新生小鼠脾脏B细胞是B-1a细胞早期发育的重要场所，采用单细胞测序技术对新生小鼠脾脏B细胞进行了测定，确定了胚胎来源B-1a细胞的发育途径，并发现mTORC1通路在新生小鼠脾脏B-1a细胞中高度表达；在B细胞中条件敲除mTORC1通路的新生小鼠(B-Rptor-/-)脾脏B-1a的数量明显降低。2）明确mTORC1通路高度活化是B-Tsc1-/-小鼠B-1a细胞增多的关键因素。B细胞中条件敲除Tsc1基因小鼠(B-Tsc1-/-)的B细胞的mTORC1通路高度活化，体内出现大量B-1a细胞。转移实验证实mTORC1通路高度可导致TSC1KO B2前体细胞分化为B-1a。通过单细胞测序鉴定出转录因子Nfatc1和Bhlhe41是导致B-1a细胞分化的关键转录因子。3）明确B-Tsc1-/-小鼠体内B-1a细胞增多的潜在作用。B-Tsc1-/-小鼠肺脏中的有大量的B-1a细胞浸润，在LPS诱导的肺损伤模型中，B-Tsc1-/-小鼠比野生型小鼠更能抵抗LPS的攻击，表现为更快的体重恢复以及更轻的肺部病理表现。进一步研究发现B-Tsc1-/-小鼠的抵抗LPS攻击的能力，并且与分泌IL-10的B-1a细胞有着重要的正向关联性。此外我们还发现mTORC1通路对于狼疮患者非典型记忆B细胞的分化有着重要的作用，为狼疮的治疗提供了新的线索。总之，本研究揭示了mTORC1通路在B1a细胞分化中的关键作用，并为 B细胞分化失调的相关疾病的研究提供了新的思路。