T-bet and RORa control lymph node formation by regulating embryonic innate lymphoid cell differentiation

Autor: Stehle, Christina
Jazyk: němčina
Rok vydání: 2021
Předmět:
Druh dokumentu: Doctoral Thesis
DOI: 10.18452/23650
Popis: Angeborene lymphoide Zellen (ILCs) bilden eine Familie von Effektorzellen des angeborenen Immunsystems, denen somatisch rekombinierte Antigenrezeptoren fehlen und die in drei Hauptgruppen eingeteilt werden. In der Embryonalentwicklung spielen Typ 3 ILCs, sogenannte LTi (Lymphoid Tissue inducer) Zellen, eine zentrale Rolle in der Entwicklung von Lymphknoten. ILC3, einschließlich LTi Zellen sind abhängig von dem Master-Transkriptionsfaktor RORgt, was sich in RORgt-defizienten Mäuse durch die Abwesenheit aller ILC3, und auch durch fehlende Lymphknoten äußert. Während postnatale Ko-expression der Transkriptionsfaktoren T-bet und RORgt in ILC3-Subpopulationen fest etabliert ist, ist der Einfluss von T-bet in fötalen ILC3 und auf die Generation von Lymphknoten noch unbekannt. Um diese Mechanismen genau zu untersuchen, wurden fötale ILCs mittels Einzelzell-RNA-Sequenzierung charakterisiert, wodurch eine unerwartete Heterogenität innerhalb der ILC3 mit T-bet-exprimierenden Zellen aufgedeckt wurde. Außerdem wurden PLZF+ ILC-Vorläufer (ILCP) im sich entwickelnden Darm nachgewiesen. Weiterhin, bestätigen diverse Mausmodelle eine Schlüsselrolle für T bet in der Regulation der ILC-Differenzierung und der Entstehung von Lymphknoten. Die zusätzliche genetische Ablation von T-bet in RORgt-defizienten Mäusen beeinflusste Differenzierungsentscheidungen in fötalen ILCP und ermöglichte die Akkumulation von ILCP mit LTi-Aktivität, wodurch die Organogenese von Lymphknoten, unabhängig von RORgt wiederhergestellt wurde. PLZF+ ILCP von RORgt/T-bet-Doppeldefizienten Mäusen bestanden bis ins Erwachsenenalter, wo diese Zellen die Darmbarrierefunktionen durch Produktion von IL-22 wiederherstellten. Darüber hinaus erwies sich RORa als entscheidend für die Entwicklung von PLZF+ ILCP und die damit verbundene Bildung von Lymphknoten.
Innate lymphoid cells (ILCs) represent a family of innate effector cells lacking rearranged antigen receptors, which are classified into three main groups based on their lineage-specifying transcription factors (TF) and effector functions. During embryonic development, the formation of lymphoid organs critically relies on a specific member of group 3 innate lymphoid cells (ILC3), expressing the master transcription factor RORgt and exhibiting lymphoid tissue inducer (LTi) functions. Accordingly, RORgt-deficient mice lack ILC3 and do not generate lymph nodes (LN). While it is established that T-bet is co-expressed with RORgt in a subset of ILC3 emerging postnatally and influencing their differentiation, phenotype and functions, the effect of T-bet on fetal ILC3 biology and its impact on LN generation remains completely unknown. In order to study the role of T-bet in fetal ILC3 differentiation and functions as well as in LN formation, single-cell RNA sequencing and flow cytometry were applied to characterize fetal ILC subsets revealing an unanticipated heterogeneity within embryonic ILC3 and identifying T-bet+ ILC3 subsets within the fetal intestine and mesenteric LN anlage for the first time. Furthermore, PLZF+ ILC progenitors (ILCP) were exposed in the developing mouse intestine. Importantly, using multiple mouse models, a key role for T-bet in regulating ILC differentiation and LN formation was discovered. Specifically, additional deficiency of T-bet in RORgt-deficient mice skewed lineage fate decisions in differentiating fetal ILCP and allowed accumulation of ILCP with LTi activity, thereby rescuing LN organogenesis in a RORgt-independent fashion. PLZF+ ILCP of RORgt/T-bet double deficient mice persisted into adulthood where these cells restored intestinal barrier functions through reinstalled IL-22 production. Moreover, RORa was found to be critical for the development of PLZF+ ILCP and associated LN formation.
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