组织器官中T细胞库的动态分布规律研究

T cells distribute throughout the body to play a vital role in the processes of microorganism infection, tumor eradication and autoimmunity. However, it is still unknown that the distribution characteristic of TCR repertoires in the different lymphoid tissues and non-lymphoid tissues. CD4+ and CD8+ T cell expresses unique T cell receptor (TCR) to recognize their cognate antigens processed in and presented bound to a binding groove of the major histocompatibility complex. A high-throughput TCR repertoire sequencing method has been developed by us to analyze the characterization in human or mice (PNAS, Oncoimmunology, Scientific Rep). Recently, we sequenced the TCR repertoire of sixteen tissues from different tissues.It was found that T cells in lymph nodes were distributed bilaterally and symmetrical along lymphatic vessel. More high frequency T cells were accumulated in gastrointestinal tract than other tissues.In the project, we purpose to systematically study spatial distribution of T cell clonotypes in the process of aging and infection with novel two stage spike-in T cell repertoire sequencing strategy and parallel high throughput single T cell sequencing technology.

高度多样的T细胞分布全身组织器官构成广泛存在的免疫监控网络，在感染、肿瘤和自身免疫性等疾病中发挥重要作用，然而目前对特异性T细胞克隆在器官组织中的时空分布规律知之甚少。前期采用自主优化的T细胞受体多重PCR扩增引物，完成胃癌、药物超敏反应和老化小鼠的T细胞免疫库测序研究（PNAS, Oncoimmunology, Scientific Rep）。近期器官组织T细胞免疫库测序研究我们发现CD4+和CD8+T细胞具有不同组织器官分布特征。本课题拟围绕(1)T细胞的区域组织器官空间分布特征；(2)胸腺成熟T细胞在组织器官中时间相累积分布特征；(3)T细胞活化和记忆过程的组织器官分布特征。通过建立两步Spike-inT细胞受体库和并行高通量单个T细胞测序技术，联合胸腺新生成T细胞和活化T细胞示踪小鼠，研究年龄老化过程和感染过程中T细胞克隆功能动态分布规律，为组织器官相关的免疫疾病研究奠定基础。

高度多样的T细胞分布在淋巴器官和各个区域组织器官，构成广泛存在的免疫监控网络，在抗微生物感染、肿瘤免疫、自身免疫性等疾病中起到重要作用。来自骨髓的T细胞前体迁移到胸腺，通过T细胞受体基因重排生成成熟T细胞。研究证明在多个解剖部位（包括次级淋巴器官和非淋巴部位）的T细胞分布是多样的，粘膜部位（如肺和肠）含有大量不循环的组织记忆群体。T细胞通过多种多样的T细胞受体发挥免疫监视功能，研究不同的组织部位T细胞的TCR多样性对理解淋巴组织和非淋巴组织部位之间的关系至关重要。.为了应对这些挑战，我们建立两步掺入的TCR测序技术，消除测序误差和扩增偏差，并估算T细胞数量，开发T细胞受体库测序数据图形交互软件。并且发展了一种新的单细胞测序构库技术（ScSTAT-seq：Single-Cell Stramlined Transcription and Tagmentation Sequencing），该技术同其他单细胞测序比较，可在单个细胞平均检测到8000个基因；可详细分析基因-基因共表达关系和绘制路径轨迹。.我们详细分析了TCR的全谱图，结果显示与外界接触组织中存在大量扩增T细胞。相似性聚类分析发现外周特异性T 淋巴克隆呈现区域分布特性，小鼠T淋巴克隆分布在三个相对独立的区域：淋巴管相关区域，血液相关区域和胃肠道区域，通过单细胞测序技术，分析了肺、肾、肝脏、脾脏组织中Tem细胞的基因表达谱，提示肺、肾、肝组织长期存在的记忆性CD8+T细胞主要来源于血液循环，并且这群细胞高表达KLRG1，同时还高表达IFNR受体和一些趋化因子受体，提示这群细胞在局部存在可能会有利于组织器官的局部免疫快速的免疫应答启动。