В 1969 году Ясуаки Насидзука и Тэруе Сакакура из Японского центра по исследованию рака обнаружили, что после удаления тимуса у новорожденных мышат женского пола происходит разрушение яичников. Учёные сделали предположение о секреции тимусом гормонов, необходимых для развития и сохранения данных органов. Но позже выяснилось: ткани яичников у мышат, лишённых тимуса, переполнены иммунными клетками, что свидетельствовало о наличии аутоиммунного заболевания, возникшего из-за выхода из строя какого-то механизма регуляции. Как только грызунам вводили нормальные Т-клетки, болезнь отступала. Был сделан вывод о том, что в популяции Т-клеток имеется система самоконтроля - регуляторные клетки.
В 1995 году исследователи выявили особые структуры на поверхности Т-клеток, по которым супрессорные Т-клетки можно отличить от других составляющих иммунной системы; была обнаружена молекула CD25. У мышей с удалёнными CD4+ Т-клетками, несущими данный маркёр, иммунной атаке подверглось сразу несколько органов: желудок, половые, слюнные, щитовидная и поджелудочная железы. Учёные доказали, что существуют Т-регуляторные клетки, которые специализируются на подавлении излишней активности иммунной системы.
Предполагалось, что Т-клетки активируются прямым межклеточным взаимодействием. Исследователи обнаружили в Т-регуляторных клетках большое количество специфических молекул Foxp3, которые направляют работу определённых генов и влияют на функционирование клетки. Этот транскрипционный фактор регулирует транскрипцию генов, ответственных за дифференцировку Т-клеток и экспрессию цитокинов, а также других факторов, участвующих в супрессии иммунного ответа. Важным маркёром Т-регуляторных клеток является экспрессия на их поверхности рецептора к цитокину IL-2 - CD25. Помимо этих основных маркёров, Treg клетки на своей мембране экспрессируют CD62L и различные изоформы мембрано-связанной фосфатазы CD45.
Различают несколько типов регуляторных Т-клеток: естественные Т-reg и индуцибельные iT-reg. Последние образуются под влиянием различных факторов на периферии, например в региональных лимфатических узлах.
Для супрессии иммунного ответа Т-регуляторные клетки синтезируют цитокины TGF-beta, IL-10, IFNgamma, IL-35, а также экспрессируют на своей поверхности рецептор CTLA-4. Существует несколько механизмов супреcсии: при непосредственном взаимодействии клеток - прямой, осуществляющийся на расстоянии - дистантный. Мишенями Т-регуляторных клеток являются Т-эффекторные клетки, а также дендритные клетки, ответственные за презентацию антигена и активацию Т-клеток. При дистантном механизме цитокины связываются с рецепторами на поверхности мембран Т-эффекторных клеток и ингибируют их активность, супрессируя иммунный ответ. С помощью CD25 происходит захват IL-2, (основного аутокринного стимулирующего фактора), что препятствует активации комплекса МНС с антигеном. При прямом механизме супрессии Treg взаимодействуют с эффекторными Т-клетками и секретируют гранзим B, который при помощи перфоринов вызывает апоптоз клеток, элиминируя активные Т-лимфоциты.