研究背景

哮喘病的发病机制涉及遗传易感性、免疫失调等多种因素相互作用，但遗传因素如何影响免疫失调的具体机制尚不明确。2型固有淋巴细胞（ILC2s）作为黏膜组织中的关键免疫细胞，在哮喘中发挥重要作用，转录因子 BACH2 在先天和适应性免疫中具有广泛作用，但在 ILC2 介导的 2 型先天免疫中的作用尚未明确。

2025年8月1日，Science Advances刊发了由天津医科大学和上海交通大学共同通讯的研究论文“BACH2 drives the development and function of group 2 innate lymphoid cells”。该研究发现，转录因子BACH2在ILC2及其祖细胞中高水平表达，且其表达受表观遗传调控。BACH2的条件性敲除不仅削弱了ILC2祖细胞的分化能力，还损害了成熟ILC2的功能，最终导致过敏性气道炎症消退缓解。

实验设计及技术路线

scRNA-seq：分析 ILC2 祖细胞及成熟细胞的转录组特征，揭示Bach2缺失对基因表达谱的影响。

ATAC-seq：检测染色质可及性，探究 Bach2对 ILC2s 及其祖细胞表观遗传景观的调控。

CUT&Tag-seq：通过抗 H3K27ac 抗体（活性增强子和启动子的标志物）和抗Bach2

抗体，分析表观遗传修饰（如 H3K27ac）及Bach2的结合位点，明确其调控的靶基因。

条件性基因敲除小鼠模型：构建 Bach2 条件性敲除小鼠，结合诱导性敲除模型，验证 Bach2 对 ILC2 发育、功能及过敏性炎症的影响。

流式细胞术、免疫荧光染色、qRT-PCR：验证 Bach2 在 ILC2s 及其祖细胞中的表达水平。

过敏原诱导模型：通过 IL-33 刺激、木瓜蛋白酶（papain）诱导过敏性气道炎症模型，评估 Bach2 缺失对 ILC2 介导的炎症反应的影响。

主要研究结论

1、Bach2在ILC2s及其祖细胞中高表达并具有表观遗传学活性

为探究 ILC2 及其祖细胞的表观遗传状态和染色质可及性，研究人员从骨髓中纯化出共同淋巴祖细胞（CLPs）和 ILC2 祖细胞（ILC2Ps），从肺中纯化出 ILC2s，对其进行了 ATAC-seq 和使用抗 H3K27ac 抗体的 CUT&Tag 实验，以筛选调控 ILC2 发育的潜在调控因子。研究发现，Bach2 在 ILC2s 及其祖细胞中大量表达且具有表观遗传活性，可能在 ILC2 发育中发挥作用。具体而言，通过 ATAC-seq 和 H3K27ac CUT&Tag检测显示，ILC2 的可及染色质区域中 Bach2 结合基序表观遗传富集，且其基因座的启动子和上游顺式调控元件有更高的染色质可及性及 H3K27ac 修饰，表明其表观遗传活性；qRT-PCR、流式细胞术及免疫荧光染色则证实 Bach2 在这些细胞中大量表达。

图 ILC2及其前体细胞的表观遗传测序揭示Bach2在ILC2谱系定向分化过程中的高表达

2、Bach2敲除抑制ILC2的发育

该团队进一步通过构建 Bach2 条件性敲除小鼠（Bach2ΔIl7r），结合竞争性骨髓嵌合体、过继转移及诱导性敲除等实验，发现 Bach2 缺失会抑制 ILC2 的发育：Bach2ΔIl7r小鼠骨髓中 ILC2 相关祖细胞（如 CLP、ILC2P 等）的比例和数量显著减少，ILC2 前体中 CD25、Gata3 等标志性分子表达降低，肺、肠系膜淋巴结、结肠等组织中成熟 ILC2 的比例也下降；同时，Bach2 缺失对 B 细胞、CD8⁺T 细胞等淋巴细胞谱系也有影响，但对 ILC1 和 ILC3 的影响较小。这些结果表明 Bach2 对 ILC2 的发育、稳态及成熟至关重要。

图 BACH2调控ILC2的发育

3、Bach2敲除后ILC2祖细胞的转录组与表观遗传修饰图谱

通过单细胞 RNA 测序、H3K27ac CUT&Tag-seq 等技术分析发现，Bach2 缺失会导致 ILC2 祖细胞的转录和表观遗传景观异常：在转录层面，注释出 17 个祖细胞亚群，Monocle2 分析显示 CLP、ILCP（固有淋巴细胞前体） 和 ILC2P 存在明确的发育轨迹，并揭示出ILC2特征谱的逐步获得，Bach2^ΔIl7r小鼠的 CLP 中淋巴细胞分化相关基因下调、细胞周期及髓系分化相关基因上调，ILC2P 中 ILC2 发育关键调控因子下调、淋巴细胞活化负调控基因上调，显示 CLP 向 ILC2P 分化的发育程序调控障碍；在表观遗传层面，Bach2 缺失使 CLP 和 ILC2P 出现大量差异活性或非活性染色质区域，且多数位于启动子区域，多个关键转录因子的 H3K27ac 修饰模式改变，与淋巴细胞分化、发育相关的基因位点 H3K27ac 修饰减少。这些结果表明 Bach2 对维持 ILC2 祖细胞的转录状态和表观遗传景观至关重要。

图 BACH2缺失损害骨髓中ILC2前体细胞的分化

4、Bach2敲除减弱ILC2对警报素的应答

ILC2 在对过敏原做出反应时会对警报素细胞因子（如 IL-33）做出反应。该团队研究发现，肺中 ILC2 的 Bach2 表达水平与 B220⁺B 细胞、CD4⁺T 细胞、Treg细胞等其他免疫细胞相近。通过对 Bach^2ΔIl7r小鼠与Il7r^Cre/+ 同窝小鼠连续三天腹腔注射 IL-33 诱导 ILC2 活化的实验显示，IL-33 处理使Il7r^Cre/+小鼠肺、肠系膜淋巴结、结肠中 ILC2 的比例和绝对数量显著增加，而 Bach2ΔIl7r小鼠的这种增加显著减弱；且无论在 PBS 还是 IL-33 刺激下，Bach2^ΔIl7r 小鼠的 ILC2 在分泌效应细胞因子能力、增殖能力及 Gata3 表达上均低于 Il7r^Cre/+小鼠，表明 Bach2 缺失会削弱 ILC2 对警报素细胞因子（如 IL-33）的应答。

图 Bach2^ΔIl7r小鼠中ILC2功能应答受损

5、ILC2中Bach2缺失诱导过敏性气道炎症缓解

ILC2s被认为是驱动过敏性气道炎症的主要先天免疫细胞，且全基因组关联研究（GWAS）已将 Bach2 确定为哮喘的遗传易感因素。作者进一步通过多种（类）过敏原诱导模型（如木瓜蛋白酶、IL-33）及过继转移实验，探究 Bach2 缺失对 ILC2 介导的过敏性气道炎症的影响，发现ILC2中Bach2缺失会缓解过敏性气道炎症：Bach2 缺失小鼠（如Bach2ΔIl7r、Bach2ΔIl5等）在过敏原刺激后，支气管肺泡灌洗液（BALF）中嗜酸性粒细胞浸润减少， BALF内IL-5、IL-13 等细胞因子水平降低，肺组织病理学评分下降，同时肺中 ILC2 的比例、细胞因子分泌及增殖能力均减弱；将 Bach2 缺失的 ILC2 过继转移到小鼠体内，也能显著减轻 ILC2 驱动的过敏性气道炎症。这些结果表明 Bach2 缺失可通过抑制 ILC2 功能缓解过敏性气道炎症。

图 Bach2通过ILC2依赖性方式主导调控气道炎症

6、2型免疫中Bach2对ILC2与TH2细胞的差异性调控

作为 2 型免疫的先天和适应性组成部分，ILC2s 和 TH2 细胞共享一些调控因子，且在过敏性炎症中存在相互作用。Bach2 缺失对 ILC2 和 TH2 应答的不同影响促使该研究团队通过屋尘螨（HDM）模型探究其机制。研究发现，Bach2 缺失会减少 ILC2 数量及效应细胞因子产生，却增加 TH2 细胞数量及相关细胞因子分泌，体外培养也显示 Bach2 缺失的 TH2 增殖增强、ILC2 增殖减弱。单细胞 RNA 测序证实Bach2ΔIl7r 小鼠肺中 ILC2 比例减少、TH2 比例及标志性基因表达增加。CUT&Tag-seq 和 ATAC-seq 显示，ILC2 与 TH2 的 Bach2 结合位点、转录因子结合基序景观不同，Bach2 缺失对两者染色质可及性的影响也相反（ILC2 多为非活性区域，TH2 活性与非活性区域比例接近），且差异峰主要位于启动子和远端基因间区域。GO 分析表明两者受影响的通路既有差异也有重叠。此外，Bach2 可能通过结合 Irf4 启动子调控 ILC2 功能，过表达 Irf4 可恢复 Bach2 缺陷 ILC2 的细胞因子分泌，表明 ILC2s 和 TH2 细胞在 2 型免疫中受 Bach2 的调控存在差异。

图 Bach2 调控不同的 2 型免疫应答

研究小结

本篇文献通过整合scRNA-seq、ATAC-seq 及 CUT&Tag-seq 技术，研究发现转录因子 Bach2 在 2 型先天性淋巴细胞（ILC2s）及其祖细胞中大量表达且具有表观遗传活性，它通过调控 ILC2 祖细胞的转录和表观遗传景观，促进 ILC2 的发育与功能，Bach2 缺失会抑制 ILC2 的分化、减弱其应答能力，从而缓解过敏性气道炎症，同时 Bach2 对 ILC2 和辅助性 T 细胞（TH2）的调控存在差异，凸显了其在 2 型免疫及哮喘发病机制中的重要作用。

参考文献：

Liu, Gaoyu et al. “Bach2 drives the development and function of group 2 innate lymphoid cells.” Science advances vol. 11,31 (2025): eads4323. doi:10.1126/sciadv.ads4323