Durante o curso natural da resposta imune adaptativa, linfócitos T naïve são ativados por células apresentadoras de antígeno e passam por uma expansão clonal que, de forma geral, origina as populações de células efetoras de vida curta (SLECs - do inglês short lived effector T cells) e células precursoras de memória (MPECs - memory precursor effector cells). Esta população precursora de memória é mantida mesmo após a contração da resposta imune, na qual a maior parte das células efetoras morre. No caso de uma infecção secundária, as células T de memória são capazes de proliferar rapidamente e garantir uma resposta rápida contra o patógeno (Figura 1, quadro superior). A população de MPECs pode diferenciar-se em células de memória central (Tcm) e de memória efetora (Tem), além de células de memória do tipo “stem-cell” (Tscm), descritas na última década. Estas populações se diferenciam com base nos seus sítios anatômicos preferenciais (periferia ou órgãos linfóides secundários) e na sua capacidade de auto-renovação e multipotência [1].
Diferenciação de linfócitos T em infecções agudas (quadro superior) e infecções crônicas (quadro inferior). Modificada de Verdon et al 2020, Int. J. Mol. Sci.
A diferenciação de linfócitos T ocorre de forma um pouco diferente no caso da exposição crônica a antígenos, seja a partir de infecções virais crônicas ou à exposição de antígenos associada ao microambiente tumoral. O estímulo crônico de células efetoras pela via do TCR leva à expressão de receptores inibitórios (também conhecidos como receptores de checkpoint imune) e à aquisição de um fenótipo chamado de ‘exaustão’. Células T exaustas (Tex) são caracterizadas por uma perda progressiva do potencial efetor e proliferativo, com diminuição da produção de citocinas e alterações no perfil metabólico e transcricional.
Atualmente, já sabemos também que as células Tex são uma população heterogênea com diferenças progressivas nos níveis e tipos de receptores inibitórios expressos e, consequentemente, em seu estágio de disfunção [2]. Mais recentemente, foi descrita uma subpopulação de Tex com capacidade de se auto-renovar e originar as células Tex terminais (aquelas com maiores níveis de expressão de IRs e menor capacidade funcional) [3]. Esta nova população, caracterizada por expressar altos níveis do fator de transcrição TCF-1 e pela ausência do receptor inibitório Tim-3, tem sido chamada de progenitora exausta (Tpex - progenitor exhausted T cells) ou, ainda, de células T exaustas stem-like [4]. As células Tpex expressam genes típicos de células de memória, como Id3 e Bcl6 e se localizam majoritariamente no tecido linfóide. Por outro lado, possuem características efetoras como alta produção de IFNg e baixa expressão da molécula de adesão CD62L (Figura 1, quadro inferior). No entanto, ainda sabemos pouco sobre os mecanismos moleculares através dos quais a população Tpex se mantém em um estado stem-like multipotente ou se diferencia e dá origem a células terminalmente exaustas.
Analogamente ao desenvolvimento de outras células a partir de progenitores, é esperado que o processo de cometimento com uma linhagem mais diferenciada esteja associado à aquisição de uma paisagem epigenética mais restrita quando comparada àquela das células progenitoras. Um trabalho publicado em fevereiro de 2021 na Nature Immunology descreve como o fator de transcrição BACH2 parece ser um importante agente formador desta paisagem epigenética das células T progenitoras exaustas mantendo suas características stem-like.
Yao et al usaram um modelo de infecção crônica pelo vírus da coriomeningite linfocítica murina (LCMV) e analisaram células T CD8+ vírus-específicas 7 dias após a infecção, separando os linfócitos em duas populações: células terminalmente exaustas (TCF-1lo Tim-3hi) e células stem-like (TCF-1hi Tim-3lo). Através de um ATAC-seq (ensaio de acessibilidade de cromatina), os autores mostraram que o locus do gene Bach2 estava em área mais acessível da cromatina em células stem-like quando comparadas com células terminalmente exaustas. Além disso, os níveis de expressão de Bach2 também eram mais altos nas células T CD8+ stem-like.
Os autores geraram células T com superexpressão da proteína BACH2 (BACH2-OE), as quais foram infundidas em camundongos infectados com LCMV. Após 7 dias de infecção, o número de células stem-like no baço aumentou significativamente em relação aos animais que receberam linfócitos controle. Ao olharem para a expressão de marcadores, células CD8+ BACH-OE apresentavam maiores níveis de Ly108, um marcador de memória, e menores níveis de receptores inibitórios como PD-1, Tim-3 e TIGIT. Por outro lado, ao fazerem o knock-out de BACH-2, Yao et al observaram uma diminuição na população TCF-1hiTim-3lo e aumento da expressão de genes relacionados ao programa de exaustão terminal, como Klrg1.
Análises integradas de ATAC-seq e single-cell RNAseq indicaram que dentre os loci diferencialmente acessíveis em células stem-like versus células terminalmente exaustas que possuíam expressão gênica diferencial, estavam locus como Prdm1 (que codifica o fator de transcrição Blimp1), altamente associado com a aquisição de um fenótipo terminal. Ao fazerem um duplo knock-out de BACH2 e Prdm1, os autores viram um aumento na população de células do tipo stem-like, mostrando que a deleção de Prdm1 pode compensar a perda de BACH2.
Assim, uma das formas pelas quais BACH2 mantém um estado de memória multipotente parece ser pela repressão de Prdm1. Outros fatores de transcrição também parecem estar sob controle de BACH2, como RUNX3 e Batf. O trabalho de Yao et al trouxe um conjunto de dados que sugere fortemente um papel importante de BACH2 na manutenção do programa epigenético stem-like, porém experimentos funcionais in vitro e in vivo em outros modelos de apresentação crônica de antígenos serão importantes para confirmar essa hipótese.
Referências:
Texto base: Yao, C., Lou, G., Sun, HW. et al. BACH2 enforces the transcriptional and epigenetic programs of stem-like CD8+ T cells. Nat Immunol. 2021
[1] Lugli E, Galletti G, Boi SK, Youngblood BA. Stem, Effector, and Hybrid States of Memory CD8+ T Cells. Trends Immunol. 2020
[2] Wherry, E. J. T cell exhaustion. Nat. Immunol. 2011
[3] Im SJ, Hashimoto M, Gerner MY, et al. Defining CD8+ T cells that provide the proliferative burst after PD-1 therapy. Nature. 2016
[4] Blank, C.U., Haining, W.N., Held, W. et al. Defining ‘T cell exhaustion’. Nat Rev Immunol. 2019