静止およびIL2活性化ヒト自然キラー細胞のゲノムワイド転写分析：新規分子シグナル伝達経路を示す遺伝子発現シグネチャ

背景：ヒト自然キラー（NK）細胞は、自然免疫応答の重要な貢献者であり、これらの細胞のエフェクター機能は、インターロイキン2（IL2）などのサイトカインによって強化されます。ゲノム全体の転写プロファイリングを利用して、健康なドナーの末梢血から分離された安静時およびIL2活性化NK細胞の遺伝子発現シグネチャと経路を特定しました。 結果：安静時NK細胞の遺伝子発現プロファイリングは、細胞毒性因子、サイトカイン、ケモカイン、および阻害および活性化表面NK受容体の高発現を示しました。安静時NK細胞は、細胞の静止に関連する多くの遺伝子を発現し、活性TGFBETA（TGFB1）シグナル伝達経路を持っているようにも見えました。IL2刺激は、静止関連遺伝子の急速なダウンレギュレーションと、細胞周期の進行と増殖に関連する遺伝子の上方制御を誘発しました。受容体（DNAM1、KLRC1およびKLRC3）、デス受容体リガンド（TNFSF6（FASL）およびTRAIL）、ケモカイン受容体（CX3CR1、CCR5およびCCR7）、インタールーキン受容体（IL2RG、IL18RABおよびIL27RA）を含む免疫機能と反応性を高める可能性のある多くの遺伝子）および分泌経路のメンバー（degs1、FKBP11、SSR3、SEC61G、SLC3A2）がアップレギュレートされました。この発現プロファイルは、複数の経路（TLR/IL1R、TNF受容体誘導、およびおそらくBCL10を含むTCR様）を介したPI3K/AKTの活性化とNF-Kappabの活性化を示唆しました。NFATシグナル伝達の活性化は、多くの経路部材と下流の標的遺伝子の発現の増加によって支持されました。転写因子GATA3は静止細胞で発現しましたが、T-BETはサイトカイン発現プロファイルの変化と同時に活性化して上方制御されました。自然免疫応答におけるNK細胞の重要性は、接着およびリンパ球の人身売買または移動に関与する炎症性走化性因子と受容体および分子の発現の後期の増加によっても反映されました。 結論：この分析により、細胞の静止とサイトカインと即時免疫応答の準備ができた細胞毒性因子に関係する遺伝子を特定することができました。また、NK細胞に対するIL2の連続的な免疫炎症効果を観察することで、NK細胞の活性化の背後にある生物学と分子メディエーターの理解を改善することができました。

BACKGROUND: Human natural killer (NK) cells are the key contributors of innate immune response and the effector functions of these cells are enhanced by cytokines such as interleukine 2 (IL2). We utilized genome-wide transcriptional profiling to identify gene expression signatures and pathways in resting and IL2 activated NK cell isolated from peripheral blood of healthy donors. RESULTS: Gene expression profiling of resting NK cells showed high expression of a number of cytotoxic factors, cytokines, chemokines and inhibitory and activating surface NK receptors. Resting NK cells expressed many genes associated with cellular quiescence and also appeared to have an active TGFbeta (TGFB1) signaling pathway. IL2 stimulation induced rapid downregulation of quiescence associated genes and upregulation of genes associated with cell cycle progression and proliferation. Numerous genes that may enhance immune function and responsiveness including activating receptors (DNAM1, KLRC1 and KLRC3), death receptor ligand (TNFSF6 (FASL) and TRAIL), chemokine receptors (CX3CR1, CCR5 and CCR7), interleukin receptors (IL2RG, IL18RAB and IL27RA) and members of secretory pathways (DEGS1, FKBP11, SSR3, SEC61G and SLC3A2) were upregulated. The expression profile suggested PI3K/AKT activation and NF-kappaB activation through multiple pathways (TLR/IL1R, TNF receptor induced and TCR-like possibly involving BCL10). Activation of NFAT signaling was supported by increased expression of many pathway members and downstream target genes. The transcription factor GATA3 was expressed in resting cells while T-BET was upregulated on activation concurrent with the change in cytokine expression profile. The importance of NK cells in innate immune response was also reflected by late increased expression of inflammatory chemotactic factors and receptors and molecules involved in adhesion and lymphocyte trafficking or migration. CONCLUSION: This analysis allowed us to identify genes implicated in cellular quiescence and the cytokines and cytotoxic factors ready for immediate immune response. It also allowed us to observe the sequential immunostimulatory effects of IL2 on NK cells improving our understanding of the biology and molecular mediators behind NK cell activation.