Informações Iniciais sobre o Destino de Linfócitos T CD8+ durante a Imunidade Adaptativa são Reveladas pela Análise de Expressão Gênica Célula-Específica

Modelo temporal para predição de vias de diferenciação de linfócitos T CD8+ individuais. (a) Modelo mais provável para diferenciação de linfócitos T CD8+ com mudanças-chaves na expressão gênica associado com as seguintes transições celulares: células não primadas para pré-TSLE; não primadas para pré-memória; pré-TSLE para TSLE; pré-memória para memória efetora e pré-memória para memória central. (b) Genes com mudanças consistentes na sua expressão durante cada fase de transição celular, preditos pelo modelo temporal para a diferenciação de linfócitos T CD8+ (mudança na expressão durante uma transição comparada com mudança na expressão durante outras transições). Fonte: Adaptado de Arsenio et al., Nature Immunology, 2014.

Durante uma infecção microbiana, linfócitos T responsivos se subdividem em duas classes distintas de progênies celulares: células efetoras que promovem a defesa inicial do hospedeiro e células de memória de longa vida responsáveis pela imunidade duradoura. Células T efetoras de vida curta, diferenciadas terminalmente (células TSLE) podem ser identificadas fenotipicamente pela expressão do receptor tipo lectina KLRG1 e pela baixa expressão do receptor para IL-7 (IL-7R). Pelo menos duas subpopulações distintas das células de memória, células T de memória central (células TCM) e células T de memória efetora (células TEM) já foram descritas. Essas células podem ser distinguidas com base em sua capacidade proliferativa, citotoxicidade, localização anatômica e expressão de certos receptores de migração e de quimiocinas, incluindo L-selectina (CD62L) e CCR7, respectivamente.

Estudos prévios utilizando transferência adotiva de células individuais e a abordagem de código de barras genético demostraram que linfócitos T CD8+ não primados podem originar células com mais de um destino e serão capazes de gerar todos os destinos celulares necessários para uma resposta imune efetiva. O processo pelo qual linfócitos T ativados individuais produzem progênies efetoras ou de memória e o tempo pelo qual essas vias de diferenciação iniciam esse processo de diferenciação celular, permanecia ainda desconhecido.

Um grupo de pesquisadores liderados pelo Dr. John T. Chang do Departamento de Medicina da Universidade da Califórnia nos EUA em estudo recente publicado na revista Nature Immunology, abordou exatamente essa questão. Os pesquisadores combinaram análise de expressão gênica de uma célula-específica e análises de bioinformática para traçar o mapa transcricional de linfócitos T CD8+ individuais por meio do acompanhamento da resposta imune in vivo.

Para delinear a hierarquia e os mecanismos de diferenciação de células T CD8+ durante uma resposta imune adaptativa, considerando-se uma célula-específica, foi utilizado um sistema experimental que permite investigar a expressão gênica de linfócitos T CD8+ individuais por meio do curso de uma infecção microbiana in vivo. Células T CD8+ OT-I, que possuem um TCR transgênico capaz de reconhecer epitopos de ovalbumina (OVA), foram transferidas adotivamente para camundongos selvagens receptores. Após 24 h, os camundongos foram infectados por via intravenosa com a bactéria Listeria monocytogenes recombinante que expressa ovalbumina (Lm-OVA) e os linfócitos T CD8+ isolados foram analisados, considerando-se células TSLE (KLRG1hiIL-7lo), células T potencialmente precursoras de memória celular (KLRG1loIL-7hi), células T TCM (CD44hiCD62Lhi) e TEM (CD44hiCD62Llo). 

Adicionalmente, análise de expressão gênica por PCR em tempo real foi realizada, caracterizando-se genes que codificam proteínas reguladoras transcricionais, capazes de influenciar a diferenciação de linfócitos T CD8+, citocinas, quimiocinas e seus receptores e moléculas associadas com migração para os tecidos e sobrevivência celular.

Os dados demonstraram que assinaturas de expressão gênica preditoras de destino celular podem ser encontradas muito precocemente, desde o primeiro estágio de divisão celular dos linfócitos T. Esse fenômeno pode estar sendo influenciado pela partição assimétrica do receptor para IL-2 (IL-2Ra) durante o processo de mitose celular. Assim, a decisão de um linfócito T específico em produzir células efetoras e de memória celular é feita quase no momento da infecção microbiana. Dessa forma, o “linfócito-mãe” se divide em duas células-filhas, que já são diferentes ao nascimento, enquanto uma torna-se célula efetora, a irmã torna-se célula de memória.

Esses achados enfatizam a importância das análises de células individuais na compreensão do destino de populações celulares específicas, bem como na geração de novos conhecimentos para especificação de destinos distintos de linfócitos em fases iniciais da resposta imune contra infecções microbianas. Uma vez que a proposta primária de vacinas é produzir uma proteção imune durável e protetora e que depende significativamente da geração de linfócitos de memória, esse estudo sugere que o caminho que linfócitos T se dividem durante as fases iniciais de uma infecção microbiana pode ser decisivo para produção efetiva de células de memória. Estratégias que ampliem esse processo poderiam potencialmente aumentar a duração da imunidade e auxiliar o delineamento de vacinas mais efetivas.

Referências

- Stemberger, C. et al. A single naive CD8+ T cell precursor can develop into diverse effector and memory subsets. Immunity 27, 985–997 (2007).

- Gerlach, C. et al. One naive T cell, multiple fates in CD8+ T cell differentiation. J. Exp. Med. 207, 1235–1246 (2010).

- Arsenio J, Kakaradov B, Metz PJ, Kim SH, Yeo GW, Chang JT. Early specification of CD8(+) T lymphocyte fates during adaptive immunity revealed by single-cell gene-expression analyses. Nat Immunol. 2014 Apr;15(4):365-72. doi: 10.1038/ni.2842. Epub 2014 Mar 2.