Functional diversity of T cells

Abstract

The versatility of immune responses is made possible by the heterogeneity of the cells involved. In recent years, our understanding of immune cell diversity has advanced with the development of single-cell RNA sequencing (scRNAseq), which enables the characterization of transcriptomes at single-cell resolution. In this thesis, I summarize four projects in which we used scRNAseq as one of the methods to characterize T-cell populations in different biological contexts. First, we re-evaluated the heterogeneity of CD8⁺ T cells in the steady state, defining the transcriptional profiles of established subsets and identifying novel populations. In particular, we focused on CD8⁺ T cells with a type I interferon-induced gene signature and on CD8⁺ T cells characterized by the expression of polyamine biosynthesis genes (Tpam cells). Second, we constructed an scRNAseq atlas of CD8⁺ T-cell differentiation encompassing cell states throughout model bacterial and viral infections. This atlas revealed that Tpam cells are transiently enriched early after activation, where they give rise to effector T cells (Teff). In contrast, cells that do not upregulate Tpam-associated genes preferentially form memory cells. Using a newly developed inducible monoclonal model, TCRswitch, we traced the clonal relationships of clonal...

(Czech version) Multifunkční imunitní odpověď je umožněna díky rozmanitosti našich imunitních buněk. V posledních letech nám tuto rozmanitost pomáhá rozkrývat nová metoda sekvenace RNA na úrovni jednotlivých buněk (scRNAseq). V této dizertační práci shrnuji výsledky čtyř projektů, ve kterých jsme využili scRNAseq jakožto jednu z metod k popisu populace T lymfocytů v různých biologických kontextech. Zaprvé jsme popsali rozmanitost populace CD8+ T lymfocytů v homeostatickém stavu, kde jsme díky scRNAseq charakterizovali známé populace a pokračovali jsme popsáním nových populací. Naše práce se soustředí zejména na CD8+ T lymfocyty s aktivovanou dráhou odpovědi na interferon I. typu, a na CD8+ T lymfocyty s aktivovanou dráhou biosyntézy polyaminů (Tpam buňky). Zadruhé jsme vytvořili atlas diferenciace CD8+ T lymfocytů v průběhu modelové virové a bakteriální infekce. Tento atlas nám pomohl odhalit, že Tpam buňky jsou obohaceny v časných fázích infekce, kde přispívají ke vzniku efektorových T lymfocytů (Teff). Oproti tomu buňky, které neexprimují geny spojené s biosyntézou polyaminů, vytváří převážně paměťové buňky. Pro studium rodin klonů T lymfocytů a párů T-lymfocytárních sester jsme vytvořili nový inducibilní monoklonální myší model, TCRswitch. Tyto experimenty odhalily jednak nové stadium ve formaci...