FOXP3 ΔE2 Isoform in Treg Function and Pathophysiology of Lupus
FOXP3 αE2 亚型在 Treg 功能和狼疮病理生理学中的作用
基本信息
- 批准号:10391526
- 负责人:
- 金额:$ 19.81万
- 依托单位:
- 依托单位国家:美国
- 项目类别:
- 财政年份:2021
- 资助国家:美国
- 起止时间:2021-04-12 至 2024-03-31
- 项目状态:已结题
- 来源:
- 关键词:AllelesAllergicAllergic DiseaseAlternative SplicingAmino AcidsAsthmaAutoimmune DiseasesCD4 Positive T LymphocytesCellsClinical ProtocolsDataDeletion MutationDevelopmentDiseaseEctopic ExpressionEffector CellEnvironmentExonsFOXP3 geneFemaleFlow CytometryFrequenciesFunctional disorderGrantHealthHomeostasisHumanHypersensitivityImmuneImmune ToleranceImmune responseImmune systemIn VitroInflammationLeadLengthLinkLupusMediatingMethodsModelingMusMutationOutcomePatientsPharmacologyPhenotypePhysiologicalPlayProtein IsoformsRNA SplicingRegulatory ElementRegulatory T-LymphocyteRiskRisk FactorsRoleSeveritiesSymptomsSyndromeSystemic Lupus ErythematosusTestingTherapeuticThymus GlandX Inactivationautoreactivitybasecytokinedemethylationdesignearly onsetin vivoinsightmRNA Precursornovelnovel strategiesoverexpressionprogramssingle-cell RNA sequencingsystemic autoimmune diseasesystemic autoimmunitytranscription factortranscriptomicstreatment strategy
项目摘要
PROJECT SUMMARY
FOXP3 is a key transcription factor for the development and function of regulatory T cells (Tregs) and
amorphic mutations at this locus in humans and mice lead to systemic autoimmune diseases and allergic
symptoms. FOXP3 gene is highly conserved with 87% amino acid identity between humans and mice. Human
FOXP3 however has two major isoforms, a full length (FOXP3 FL isoform) and an alternatively spliced isoform
lacking exon 2 (FOXP3 ∆E2 isoform), while mouse Foxp3 gene only produce the FOXP3 FL isoform. The roles
of these two isoform in health and disease have not been clearly defined. In this grant we present evidence
that patients who only express the FOXP3 ΔE2 isoform due to mutations developed autoimmune diseases. We
generated mice with Foxp3 exon 2 deletion to study the functionality of FOXP3 ΔE2 isoform in vivo and
demonstrated that Foxp3 ΔE2 mice developed a systemic autoimmunity resembling systemic lupus
erythematosus (SLE). We further demonstrated that Tregs expressing only the Foxp3 ΔE2 isoform were
unstable, transdifferentiated to effector T helpers, and were sufficient to induce SLE-like disease when
transferred into Tcrb-/- mice. We hypothesize that FOXP3 ΔE2, one of the two major isoforms in humans, is a
risk factor for development and/or severity of SLE. We will test our hypothesis in the following specific aims. (1)
Define the role of Foxp3 ΔE2 Tregs on lupus onset and severity. We hypothesize that Foxp3 ΔE2 Tregs have a
different transcriptomic program from Foxp3 FL Tregs and render them to be lineage instability. Under lupus
inducing environment, Foxp3 ΔE2 Tregs lose lineage identity in the periphery and transdifferentiate into
autoreactive effector cells, resulting earlier onset and/or more severe disease even in the presence of Foxp3
FL Tregs. (2) Define the impact of FOXP3 ΔE2 isoform on human Treg phenotypes and disease course of
systemic lupus. We hypothesize that the ratio of FOXP3 isoform expression determines human Treg
phenotypes and correlates with disease course of systemic lupus. We will determine whether the FOXP3
ΔE2:FOXP3 FL ratio, the existence and frequency of Tregs expressing mainly FOXP3 ΔE2 isoform correlate
with disease state of SLE using flow cytometry and a specially designed method of single cell RNA-Seq. We
will further test whether cytokine milieu in SLE patients regulates FOXP3 pre-mRNA splicing thus shift the
isoform expression. The information learned from these studies will provide novel insights into the physiological
functions of the naturally existing human FOXP3 ΔE2 isoform and would pave the way to develop efficient
clinical protocols aimed at shifting FOXP3 isoform expression as therapeutic treatment of SLE as well as other
autoimmune diseases.
项目概要
FOXP3 是调节性 T 细胞 (Treg) 发育和功能的关键转录因子,
人类和小鼠中该位点的无定形突变会导致系统性自身免疫性疾病和过敏
FOXP3 基因高度保守,在人类和小鼠之间具有 87% 的氨基酸一致性。
然而,FOXP3 有两种主要同种型,全长(FOXP3 FL 同种型)和选择性剪接同种型
缺少外显子 2(FOXP3 ΔE2 同工型),而小鼠 Foxp3 基因仅产生 FOXP3 FL 同工型。
这两种异构体在健康和疾病中的作用尚未明确定义,在这项资助中我们提供了证据。
由于突变而仅表达 FOXP3 ΔE2 同工型的患者会患上自身免疫性疾病。
生成了 Foxp3 外显子 2 缺失的小鼠,以研究 FOXP3 ΔE2 亚型的体内功能
Foxp3 ΔE2 小鼠产生了类似于系统性狼疮的系统性自身免疫
我们进一步证明仅表达 Foxp3 ΔE2 亚型的 Tregs 是
不稳定,转分化为效应 T 辅助细胞,并且足以诱发 SLE 样疾病
转移到 Tcrb-/- 小鼠中,我们发现 FOXP3 ΔE2(人类的两种主要亚型之一)是一种
SLE 发生和/或严重程度的风险因素 我们将在以下具体目标中检验我们的假设 (1)。
定义 Foxp3 ΔE2 Tregs 对狼疮发病和严重程度的作用 我们勇敢地说 Foxp3 ΔE2 Tregs 有一个作用。
与 Foxp3 FL Tregs 不同的转录组程序,使它们在狼疮下具有谱系不稳定。
诱导环境下,Foxp3 ΔE2 Tregs 失去外围谱系特性并转分化为
即使存在 Foxp3,自身反应性效应细胞也会导致更早发病和/或更严重的疾病
FL Tregs。 (2) 定义 FOXP3 ΔE2 同工型对人类 Treg 表型和病程的影响
我们发现 FOXP3 同工型表达的比例决定了人类 Treg。
我们将确定 FOXP3 是否与表型和病程相关。
ΔE2:FOXP3 FL 比率,主要表达 FOXP3 ΔE2 同工型的 Tregs 的存在和频率相关
使用流式细胞术和专门设计的单细胞 RNA 测序方法来了解 SLE 的疾病状态。
将进一步测试 SLE 患者的细胞因子环境是否调节 FOXP3 pre-mRNA 剪接,从而改变
从这些研究中获得的信息将为生理学提供新的见解。
天然存在的人类 FOXP3 ΔE2 同工型的功能,将为开发高效的
旨在改变 FOXP3 同工型表达作为 SLE 以及其他疾病治疗的临床方案
自身免疫性疾病。
项目成果
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