In bystander activation, pre-existing memory $CD8^+$ T cells unrelated to the infecting microbes are activated by cytokines without cognate antigens. The detailed mechanisms and unique gene signature of bystander activation remain to be elucidated. Here, I investigated bystander activation of OT-1 memory cells in a mouse model of influenza infection. I found that OT-1 memory cells are activated with upregulation of granzyme B and interferon- $ \gamma $, during A/Puerto Rico/8/1934 (PR8) infection, and IL-15 is a critical cytokine for bystander activation. In transcriptomic analysis, the interferon-induced gene signature was upregulated in bystander-activated OT-1 memory cells during PR8 infection but not in the presence of T cell receptor (TCR) stimulation. Among the interferon-induced genes, upregulation of interferon-induced transmembrane protein 3 (IFITM3) distinguished bystander-activated OT-1 memory cells from TCR-activated OT-1 memory cells. Moreover, the repeatedly reactivated OT-1 memory $CD8^+$ T cells showed protective bystander effect to reduce early viral load during PR8 infection. Through this study, I reveal that bystander-activated memory $CD8^+$ T cells have a unique transcriptomic feature compared to TCR-activated memory $CD8^+$ T cells and protective role during PR8 infection. In particular, IFITM3 upregulation, which is downregulated by calcium dependent signaling induced by TCR stimulation can be used as a marker of bystander-activated memory $CD8^+$ T cells at early phase of PR8 infection.
방관자 활성이란, 기존에 존재하던 기억 $CD8^+$ T 세포가 새로운 미생물의 감염에 대해 특이적인 항원 인식 없이 싸이토카인에 의해 활성화 되는 현상을 말한다. 하지만 방관자 활성에 대한 보고들은 많지만 세부적인 기전과 이를 대변해 줄 수 있는 고유한 유전자들에 대한 규명은 없는 실정이다. 이에 본 연구에서는 마우스에 인플루엔자를 감염시키는 모델을 이용하여, 방관자 활성화된 OT-1 기억 T 세포를 관찰하여 그 특성을 규명하고자 하였다. 인플루엔자 감염 시, OT-1 기억 T 세포들은 감염 초기에 빠르게 그랜자임 B와 인터페론-$ \gamma $의 발현을 증가시켰고, 다른 활성 인자들의 발현 증가 또한 관찰되었다. 이를 통해, 인플루엔자 감염에서 기존에 존재하던 인플루엔자 비특이적 기억 T 세포들이 T 세포 수용체 (TCR) 자극에 독립적으로 방관자 활성됨을 확인 할 수 있었다. 더욱이, 이러한 방관자 활성을 유도하는 싸이토카인을 스크리닝 하였고, 인터루킨-15가 중요한 인자임을 밝힐 수 있었다. 다음으로, 방관자 활성의 독특한 특성을 전사체 수준에서 확인을 하기 위해, RNA 시퀀싱을 진행하였다. 방관자 활성화된 OT-1 기억 T 세포들은 인터페론에 의해 유도된 유전자들의 높은 발현을 보이며, 이런 특정한 유전자 집단의 발현 증가는 인플루엔자 감염의 경우에만 관찰 되었고, TCR 자극이 존재하는 경우에는 관찰할 수 없었다. 이렇게 찾은 유전자 집단 중에, interferon-induced transmembrane protein 3 (IFITM3)에 집중하게 되었고, IFITM3의 발현 증가는 방관자 활성 OT-1 기억 T 세포와 TCR 자극에 의해 활성화된 OT-1 기억 T 세포를 구분해 줄 수 있는 지표로서의 기능을 도출할 수 있었다. 더불어, 지속적으로 활성화된 방관자 OT-1 기억 T 세포는 인플루엔자 감염 초기에 바이러스를 조절하는 보호적인 기능을 보여주었다. 본 연구를 통해 인플루엔자 감염에서 기억 $CD8^+$ T 세포의 방관자 활성과 기능을 확인하고 이렇게 방관자 활성화된 기억 $CD8^+$ T 세포가 가지는 독특한 전사체적 특징을 TCR 자극에 의해 활성화된 기억 $CD8^+$ T 세포와 비교 분석하여 그 의의를 찾을 수 있었다. 특히나, 이러한 전사 인자들 중, IFITM3의 발현 증가는 인플루엔자 감염 초기에 방관자 활성 기억 $CD8^+$ T 세포를 구분해 줄 수 있는 마커로써의 새로운 기능을 제시 할 수 있었다.
