2018年國內外免疫學研究重要進展

劉 娟 曹雪濤

(第二軍醫大學免疫學研究所暨醫學免疫學國家重點實驗室，上海200433)

2018年，諾貝爾生理學或醫學獎再次垂青免疫學家——授予美國德克薩斯大學安德森癌癥中心免疫學系教授詹姆斯·艾莉森(James P.Allison)與日本京都大學免疫學系教授本庶佑(Tasuku Honjo)，以表彰他們在發現兩種負向免疫調節分子、創建了“負負得正”的新型癌癥免疫治療方法中做出的卓越貢獻。這一創新性研究成果充分體現了免疫學基礎研究在重大免疫相關疾病發病機制研究及疾病防治中的基礎性、支撐性作用。

2018年，免疫學在基礎理論研究中有了更加深入的本質性認識，在免疫相關疾病發病機制研究、腫瘤治療方面也取得重大進展。國內免疫學研究者近年來創新實力不斷提升，涌現出一批受到國際同行認可的原創性、突破性科研成果，成為國際免疫學研究的重要力量。此文中，我們梳理總結了2018年國內外免疫學研究領域較為代表性的理論研究及轉化應用新成果，與各位同行共同探討免疫學研究的最新前沿和重大挑戰，如有疏漏之處，敬請各位同行批評指正。

1 天然免疫識別和應答

天然免疫系統為自我成分與非我成分的區分識別奠定了免疫應答與調控的基礎。天然免疫系統在病原體或損傷信號的刺激下，激活一系列胞內通路，激活炎癥性免疫應答及抗病毒天然免疫，啟動天然免疫，繼而活化和調節適應性免疫，達到清除感染、修復損傷的目的。天然免疫活化可誘導一系列反饋性調控機制，控制炎癥強度，避免炎癥損傷，介導免疫的陰陽平衡。近期，該領域研究取得諸多突破性進展，主要包括新型免疫識別受體的鑒定、新型天然免疫信號調控和干擾素效應機制的發現。

1.1天然免疫識別 病原體入侵宿主后，其表達的病原微生物相關分子模式(Pathogen-associated molecular patterns，PAMPs)能夠被天然免疫細胞如樹突狀細胞、巨噬細胞等表達的模式識別受體(Pattern recognition receptors，PRRs)識別，激活天然免疫。免疫系統可通過識別病毒來源DNA或RNA誘導Ⅰ型IFN產生并激活抗病毒免疫應答。HIV病毒DNA被胞內DNA識別受體cGAS識別后能夠激活抗病毒天然免疫，然而HIV感染時其DNA濃度不足以活化天然免疫，需要HIV的衣殼蛋白來增強cGAS介導的天然免疫活化。那么HIV的衣殼蛋白是如何被天然免疫系統識別的呢？近期研究表明，樹突狀細胞和巨噬細胞中的NONO能夠識別HIV-2衣殼蛋白，并和cGAS相互作用促進核內c-GAS識別DNA，進而活化天然免疫抗病毒效應。該研究提示衣殼蛋白的受體NONO是一種獨特的天然免疫識別機制[1]。

除去目前已知的PAMPs和PRRs，是否還存在新的PAMPs和PRRs激活天然免疫應答？近期研究發現，革蘭氏陽性菌脂磷壁酸(Lipoteichoic acid，LTA)能夠識別并活化NLRP6炎性復合體，繼而通過ASC招募caspase-11和caspase-1，促進巨噬細胞caspase-1和IL-1β/IL-18成熟[2]。北京生命科學研究所邵峰課題組新近發現，細菌中ADP-Hep進入宿主細胞后能作為PAMP結合宿主PRR成分ALPK1激酶，并刺激其C-端激酶結構域磷酸化活化TIFA，介導Ⅲ型分泌系統依賴的NF-κB的活化和細胞因子的產生[3]。該研究描繪了新型PAMPs和PRRs及其在抗感染天然免疫中的信號通路，相關成果發表于Nature雜志。中科院生物物理所范祖森課題組發現，內質網膜適配器(Endoplasmic reticulum adaptor protein，ERAdP)能夠識別胞內環狀腺苷酸單磷酸(c-di-AMP)。c-di-AMP能結合ERAdP的C末端導致ERAdP二聚化，促進TAK1激酶活化、NF-κB的激活，誘導炎性細胞因子的產生。該研究揭示了ERAdP作為天然免疫受體對于激活抗細菌免疫應答的作用，相關成果發表于Nat Immunol雜志[4]。

NLRP3炎癥小體能夠識別高度多樣性的激動信號如病原體入侵、損傷信號等，觸發炎癥反應，其異常可導致多種炎癥性疾病。然而尚無證據表明NLRP3能夠直接識別其激活物，因而NLRP3如何識別這些結構、性質各異的激活分子尚不清楚。近期，美國德克薩斯大學西南醫學中心華人免疫學家陳志堅教授揭示了這一問題的答案。他們發現，NLRP3炎癥小體的多種激動劑均能引起細胞內的高爾基體反面網絡結構(Trans-Golgi network，TGN)解體成為分散的特殊結構(dTGN)。dTGN膜上富集的負電磷脂PtdIns4P能夠誘導NLRP3的轉運和聚集從而激活炎癥小體，活化下游的炎癥信號[5]。該研究首次揭示了亞細胞結構dTGN在炎性小體活化激活中的重要作用，為炎性反應的激活提供了新的機制解說。

1.2天然免疫信號調控 病毒感染被天然免疫系統識別后，誘導天然免疫細胞分泌大量干擾素，引發抗病毒天然免疫。機體在及時識別病毒來源DNA激活干擾素抗病毒天然免疫的同時，需要避免宿主DNA在胞漿的異常聚集。近期研究揭示了機體防止自身DNA過度聚集的機制。他們發現，脫氧核苷三磷酸酶SAMHD1能夠通過促進MER11的核酸外切酶活性來降解復制叉中的新生DNA，從而激活ATR-CHK1檢驗點，使陷入停滯的復制叉重新開始DNA復制。當SAMHD1缺失時，細胞中DNA單鏈片段從復制叉中釋放，激活胞漿cGAS-STING通路并引發Ⅰ型干擾素釋放和慢性炎癥反應[6,7]。該研究揭示了SAMHD1通過限制停滯復制叉的ssDNA釋放進而抑制cGAS介導的炎癥的新型機制。此外，某些情況下，胞漿DNA受體cGAS會進入核內，但其機制和功能尚不清楚。同濟大學醫學院戈寶學課題組發現DNA損傷能夠誘導cGAS入核，核內cGAS繼而被招募至DNA受損的位點，通過干擾PAPR1/Timeless復合體形成，抑制DNA雙鏈斷裂損傷修復，進而增加了基因組的不穩定性并最終促進腫瘤生長[8]，該研究成果發表于Nature雜志。

機體在激活有效抗病毒免疫應答后，需要及時終止免疫應答，介導炎癥消退，維持免疫穩態。中國醫學科學院曹雪濤課題組發現了一條新的長鏈非編碼RNA lnc-Lsm3b能夠抑制病毒RNA天然免疫受體RIG-Ⅰ的活性，在免疫應答晚期發揮負反饋調節作用。該研究發現，lnc-Lsm3b能夠與RIG-Ⅰ選擇性結合，在感染晚期通過分子誘餌競爭使得RIG-Ⅰ分子在病毒刺激時處于自身抑制的結構，干擾了CARDs結構域與MAVS分子的相互作用，保持RIG-Ⅰ蛋白的非活化狀態[9]。由于lnc-Lsm3b由多種病毒誘導，該研究揭示了一種由病毒誘導lncRNA介導的負反饋調控方式。該研究成果發表于Cell雜志。此外，海軍軍醫大學曹雪濤課題組還發現DNA甲基化氧化酶Tet2能夠結合Socs3的mRNA的3′-UTR抑制其降解，促進JAK-STAT信號通路的持續活化，從而促進髓系祖細胞向髓系終末細胞分化，有效清除病原體。結合前期研究關于Tet2能夠在炎癥消退期抑制特異性炎性細胞因子表達的發現，說明Tet2在病原體感染時，一方面能夠促進髓系細胞的動員和分化，放大抗病原體效應，又能夠抑制炎性細胞因子的產生，避免天然免疫導致的組織損傷。該研究從全新的角度解釋了表觀遺傳學機制在天然免疫和炎癥中的平衡調控機制[10]。

1.3干擾素效應機制 干擾素通過干擾素受體作用于不同的宿主細胞，誘導干擾素誘導基因(Interferon stimulated gene，ISG)的表達，下游發揮多樣的生理學或免疫學效應。以往研究聚焦于干擾素激發的胞內信號通路的調控，對于干擾素受體的調控機制和生物學意義知之甚少。中國醫學科學院曹雪濤課題組近期報道，磷酸化介導的IFN-γR2膜轉位對巨噬細胞發揮天然免疫功能起關鍵作用。研究發現，血管內皮細胞可以通過E-Selectin激活誘導BTK活化，進而促進胞漿IFN-γR2磷酸化和從高爾基體向胞膜的轉運，該過程對巨噬細胞抵抗細菌感染是必須的[11]。該研究揭示了炎性環境中巨噬細胞關鍵免疫受體胞內轉運的具體機制，相關成果發表于Cell雜志。

干擾素誘導基因能夠通過多種機制抑制病毒感染。Viperin，S-腺苷甲硫氨酸(S-adenosyl-L-methionine，SAM)酶超家族成員，能夠在IFN誘導下廣泛性地抑制RNA和DNA病毒復制。以往認為Viperin的這種抗病毒活性依賴于其與宿主和病毒蛋白之間的相互作用，而近期研究揭示了其具體機制。研究表明，Viperin通過SAM酶活性依賴的方式催化三磷酸胞苷(CTP)轉化為3′-脫氧-3′，4′-二氫-CTP(ddhCTP)。ddhCTP是黃病毒屬多個成員的RNA依賴性RNA聚合酶的鏈終止子，具有直接抑制Zika病毒的體內復制的能力。該研究揭示了Viperin發揮廣譜抗病毒作用的新機制，即通過酶活性催化具有直接抑制病毒復制能力的核糖核酸小分子ddhCTP[12]。而ddhCTP如何選擇性作用于病毒來源DNA而避開宿主DNA、ISG抵抗其他病原體的更多特殊機制、病原體和宿主相互作用的更多奧秘還有待深入研究。

2 T淋巴細胞分化與功能

T細胞作為適應性免疫應答的主要效應和調控細胞，在細胞免疫和體液免疫中都發揮重要作用。T細胞在抗原提呈細胞、細胞因子等因素刺激下分化成為不同的T細胞亞群，展現出多樣化的功能特點和作用方式，決定了免疫應答的最終效應。

2.1TCR信號活化 T細胞通過表面T細胞抗原受體(T cell receptor，TCR)特異性識別APC表達的MHC-抗原肽復合體(pMHC)后，啟動胞內活化信號。TCR識別與活化的分子基礎是T細胞免疫的關鍵問題。以往研究采用超分辨率顯微鏡的方法發現T細胞在活化前會出現TCR的成簇聚集，被認為是T細胞的預激活狀態。而最新的研究對該理論提出了挑戰，提出了新的觀點。研究者使用互補的超分辨率方法和統計圖像分析發現，在非激活的CD4+T細胞中，TCR并不是成簇聚集的，相反，是廣泛隨機分布。該模型可能更適用于解釋T細胞如何在龐大的TCR庫中快速、準確地識別抗原[13]。

胸腺細胞通過其TCR對相應pMHC配體的識別介導陽性選擇和陰性選擇，形成T細胞的自身MHC限制性和自身抗原的耐受性。然而，T細胞如何通過TCR與pMHC的結合閾值來判斷特定配體是否啟動陰性選擇或陽性選擇？最新的研究提出了新的機制：在機械力的作用下，CD8分子及其激酶Lck能夠區分誘導陽性選擇的pMHC配體和誘導陰性選擇的pMHC配體。僅在陰性選擇時，識別配體會誘導TCR-pMHC-CD8三分子“捕獲鍵(Catch bonds)”，而陽性選擇的配體則會誘導胸腺細胞形成更為短壽命的、TCR-pMHC或pMHC-CD8雙分子“滑移鍵(Clip bonds)”[14]。這些研究也提示我們，更加深入的顯微技術和交叉學科手段對突破我們對于免疫細胞微觀結構的認識局限，真正還原如TCR等關鍵性細胞成分的結構和功能信息具有重要意義。

2.2輔助性T細胞 初始CD4+T細胞在抗原信號、共刺激信號及細胞因子作用下增殖活化，形成輔助性T細胞(helper T lymphocyte，Th cell)，調控T、B淋巴細胞應答。不同的T細胞亞群之間存在靈活的功能調控，共同影響免疫應答的平衡及效應。該過程的信號活化受到多種外源性因素及內源性機制調節。近期的研究圍繞這一問題取得諸多進展，如：①發現核孔復合體(Nuclear pore complexes，NPCs)通過調節核周邊Cav2(Encoding Caveolin-2)和Jun表達，促進TCR信號活化，促進T細胞活化和適應性免疫應答[15]；②發現脂肪組織的一群組織定居的γδT細胞能夠分泌IL-17，這群γδ17 T細胞能夠控制Treg細胞穩態和適應性產熱作用[16]；③發現動脈粥樣硬化性血脂異常能夠通過IL-27促進CXCR3+濾泡輔助性T細胞(T follicular helper cells，Tfh cell)分化，誘導自身免疫性疾病的病理改變[17]；④發現人Th17細胞可根據IL-10的分泌分為兩個亞亞群—— IL-10+Th17細胞依賴c-MAP高表達免疫負調分子和組織定居分子，而IL-10-Th17細胞高表達促炎分子和歸巢分子[18,19]。這些研究從不同角度解釋了適應性免疫應答的細胞與分子機制。

值得一提的是，最新的一項研究給我們認識Th細胞形成與功能機制帶來的新的研究思路。他們發現MHCⅡ+ Lgr5+腸道干細胞(Intestinal stem cells，ISCs)作為非經典APC能與腸道CD4+Th細胞相互作用，而CD4+Th細胞分泌的細胞因子能反過來作用于腸道干細胞影響其更新和分化，提示T細胞和組織干細胞之間存在復雜的相互作用，共同調節組織穩態和免疫應答[20]。更多關于不同輔助性T細胞亞群在免疫應答的特定階段或部位的特異性作用及其調控機制還有待挖掘，特別是這些細胞在不同生理或病理狀態下的動態調控機制還有待進一步研究。

2.3調節性T細胞 調節性T細胞(regulatory T cell，Treg cell)是具有免疫抑制功能的功能亞群，對免疫耐受與穩態維持具有重要作用。Treg細胞的分化與功能調控機制是近年來免疫學研究的重要領域。以往研究表明，Treg細胞并不是單一的細胞群體，而是可以根據不同的轉錄因子或表面分子進行細分。Treg亞亞群的研究對透徹了解Treg細胞在免疫穩態中的具體作用和機制有重要意義。如Treg細胞可以根據其分泌的細胞因子性質分為促炎性和抑炎性的亞亞群。分泌IFN-γ的促炎性Treg細胞與自身免疫性疾病和腫瘤發生發展相關，而分泌IL-10的抑炎性Treg細胞則能減輕慢性炎癥的進展。而Treg細胞如何平衡IFN-γ和IL-10的分泌，其中的機制尚不清楚。最新研究表明，在多發性硬化性患者及高鹽飲食患者中存在Treg細胞的IFN-γ和IL-10分泌平衡紊亂。高鹽飲食能夠活化轉錄因子β-catenin，與PTGER2協同作用引發Treg細胞IFN-γ和IL-10分泌紊亂。因而PTGER2-β -catenin通路能夠感知飲食變化，通過調控Treg細胞亞群平衡影響自身免疫性疾病的進展[21]。此外，近期研究顯示，一群表達CD161的新型人Treg細胞在組織損傷，修復中發揮作用。CD161+Treg細胞富集于腸道固有層中，在克羅恩氏病中更為明顯。全反式維甲酸能夠誘導Treg細胞的CD161基因表達上調。CD161+Treg具有顯著的免疫抑制效果，并在TCR信號活化下誘導上皮細胞損傷修復相關細胞因子的表達，抑制炎癥、加速組織損傷，修復，有利于炎癥的控制。因而，CD161+Treg是一群新型的Treg細胞亞群，在腸道上皮穩態與炎癥平衡中發揮調控作用[22]。而這群細胞與其他T效應細胞、Treg細胞之間是否存在交叉調控，其分化發育受到哪些關鍵轉錄因子或表觀因子的調控還有待進一步研究。

2.4記憶性T細胞 免疫記憶是適應性免疫的重要特征，表現為免疫系統對曾經接觸過的抗原能啟動更為迅速和高效的免疫應答。記憶性T細胞是機體保護性免疫應答的重要組成部分。在缺乏抗原或MHC分子刺激的情況下，記憶性T細胞可長期存活，并進行動態的自我補充和更新。記憶性T細胞的免疫記憶功能如何得以建立和維持是研究的一大熱點。近期研究表明，嘌呤受體P2RX7是控制長期存活的中央及組織定居記憶性CD8+T細胞的維持和功能的關鍵因素。其機制為P2RX7在長期存活的記憶性CD8+T細胞中控制了線粒體的穩態和代謝功能，該作用部分是通過活化AMP活化的蛋白激酶所介導。藥物抑制或體內阻斷P2RX7能夠損傷記憶性CD8+T細胞的功能。該研究揭示了嘌呤受體P2RX7對長期存活記憶性CD8+T細胞的穩定與功能的關鍵作用[23]。此外，記憶性T細胞能夠長期儲存細胞因子mRNA，在應對二次感染時能夠快速分泌細胞因子。而靜息狀態下，這些預存的mRNA能夠保持穩定，不被翻譯。近期的一項研究揭示其中的調控機制。研究發現，記憶性T細胞的蛋白質產生過程由其3′UTR區所控制。當敲除IFN-γ基因的3′UTR區的AU富集區后，該細胞因子的mRNA水平不變而蛋白水平則呈現慢性長期表達。其機制為，AU富集區能夠依賴結合蛋白ZFP36L2阻斷細胞因子編碼mRNA在核糖體的募集。因而，AU富集區在靜息的記憶性T細胞中阻斷mRNA的翻譯，維持機體的免疫穩態[24]。

T細胞免疫記憶的另一個關鍵問題是，組織定居CD8+記憶性T細胞在再次遭遇抗原、執行免疫效應后的命運如何，是繼續駐留還是進入循環？近期的一項研究表明，皮膚組織定居CD8+記憶性T細胞接受抗原刺激后，發生增殖活化，但不會遷出表皮組織。繼而，在皮膚組織中，預先存在的組織定居CD8+記憶性T細胞以及循環中前體細胞會補充形成新的次級組織定居CD8+記憶性T細胞，而這些新形成的組織定居記憶性T細胞并不會取代預先存在的組織定居CD8+T記憶性細胞群體。因而，預先存在的組織定居CD8+T記憶性細胞群體在二次感染會繼續存在，使得記憶性T細胞的抗原特異性得以擴充。該研究從群體水平揭示了組織定居CD8+記憶性T細胞的更新與穩定機制[25]。然而該機制是否適用于CD4+記憶性T細胞，或其他組織器官的組織定居記憶性T細胞，還有待于進一步研究。

3 B細胞應答與抗體產生

B細胞識別抗原后，與輔助性T細胞之間發生復雜的相互作用，進入淋巴小結形成生發中心，并在生發中心內發生體細胞高頻突變、抗體親和力成熟及類別轉化，分化成為分泌抗體的漿細胞或記憶性B細胞。特異性體液免疫應答主要由B細胞及其產生的抗原特異性抗體所介導。近期研究從不同層面深入揭示了B細胞免疫應答的調控通路。

代表性研究成果包括：①發現CpG刺激下的Toll樣受體9(TLR9)信號能夠促進抗體產生，但是抑制B細胞的抗原攝取、提呈能力和抗體親和力成熟過程[26]；②發現RNA結合蛋白PTBP1是B細胞親和力成熟的關鍵分子，能促進c-MYC依賴的基因表達，促進B細胞陽性選擇[27]；③發現IL-9受體選擇性表達在記憶性B細胞上，促進再次免疫應答的抗體生成[28]；④發現上皮組織DNA損傷能夠激活γδTCR+上皮間淋巴細胞(Intraepithelial lymphocytes，IELs)，誘導B細胞生成腫瘤特異性IgE，抑制腫瘤發生[29]。在該領域，清華大學免疫所劉萬里課題組報道了自身免疫疾病相關的B淋巴細胞活化和分化調控新機制。他們發現，人類膜聯免疫球蛋白IgG1重鏈基因IGHG1上的SNP(rs117518546)在系統性紅斑狼瘡(Systemic lupus erythema-tosus，SLE)患者中顯著增加，該SNP導致人類膜聯免疫球蛋白IgG1第396位甘氨酸突變為精氨酸(IgG1-G396R)。攜帶該SNP的SLE患者產生更多更廣泛的IgG1型的自身抗體，發生炎癥反應的風險增加，疾病活動指數也更高。該研究表明SNP為新的SLE易感基因位點，為研究SLE等自身免疫疾病的致病機制和免疫防治提供新的潛在靶點[30]。該研究成果發表于Science雜志上。

此外，在生發中心形成和抗體生成過程中，B細胞與Th細胞的相互作用是否還受到淋巴結微環境其他成分的調控，其對于清除感染、組織穩態、損傷修復等多種免疫過程，以及自身免疫性疾病、腫瘤等免疫相關疾病發生發展存在的復雜影響還有待進一步發掘。

4 代謝與免疫調節

越來越多的研究提示，免疫細胞的生命活動伴隨著代謝通路的復雜變化，而代謝分子在免疫細胞分化發育、功能活化、遷移運動等方面也發揮著重要的調控作用。近期研究發現代謝分子在不同免疫細胞、不同的生理病理狀態下的多樣化的調控作用，對深入了解免疫細胞如何感知內外環境的變化做出精準應答的機制具有重要意義。

代表性成果包括：①在樹突狀細胞(Dendritic cell，DC)中，發現與CD8α-DC相比，CD8α+DC表現出更強的有氧代謝，且依賴于Mst1/2信號維持能量需求和線粒體穩定，以促進CD8α+DC介導的CD8+T細胞活化和抗腫瘤免疫應答[31]；②在巨噬細胞中，發現衣康酸(Itaconate)通過KEAP1烷基化激活抗炎性轉錄因子Nrf2，誘導一系列抗氧化和抗炎基因的表達，抑制炎癥反應的發生。衣康酸衍生物預處理可顯著減輕LPS注射引起的體內炎癥，提示其在炎癥性疾病中的潛在治療能力[32]；發現mTOR-Semaphorin 6D (Sema6D)-過氧化物酶體增殖物激活受體(Peroxisome proliferator receptor γ，PPARγ)通路是巨噬細胞由促炎狀態向抑炎狀態極化的關鍵調控環節[33]；③在自然殺傷細胞(Natural killer cell，NK cell)中，發現肥胖誘導NK細胞中的PPAR介導的脂質堆積，引發NK細胞代謝與趨化紊亂，抑制mTOR介導的糖酵解，抑制NK細胞向腫瘤接觸部位遷移，最終抑制NK細胞的細胞殺傷活性和抗腫瘤能力[34]；④在腫瘤浸潤CD4+T細胞中，發現內質網應激通路IRE1α-XBP1活化，造成CD4+T細胞線粒體呼吸功能抑制，從而抑制T細胞抗腫瘤應答[35]；⑤在B細胞中，發現在BCR信號接收抗原來源的第一信號后，能迅速發生線粒體功能和糖酵解的抑制，從而引起B細胞凋亡，而第一信號刺激后的9 h內給予TLR或CD40來源的共刺激信號時，B細胞上調GLUT1表達且線粒體氧化磷酸化得以回復，從而挽救B細胞存活和活化[36]。

除了作為內源性調控因素影響細胞的活化或功能，代謝分子還能影響免疫細胞及非免疫細胞間的信號傳遞，最終影響免疫穩態。研究發現，清除腸道共生菌后能夠調控膽汁酸代謝，上調肝竇內皮細胞表達CXCL16，從而促進肝臟CXCR16+NKT細胞聚集，介導對肝臟原發性腫瘤的抑制[37,38]。這提示了代謝平衡在腸道共生菌與免疫系統之間的調控作用，為肝臟腫瘤的干預提供了新的思路。

胞內代謝途徑的靶向干預為免疫細胞功能調控、佐劑研發提供了新的思路。甲羥戊酸通路是被廣泛研究的代謝通路，靶向該通路的他汀類及雙膦酸類藥物被廣泛應用于降膽固醇及抗骨質疏松。清華大學藥學院張永輝課題組近期在Cell雜志發表論文，揭示了靶向甲戊二羥酸途徑在小鼠中良好的佐劑效果[39]。他們發現，靶向甲戊二羥酸途徑藥物通過影響抗原遞呈細胞中小G蛋白的翻譯后異戊烯化修飾，從而提高抗原提呈細胞的抗原遞呈能力，進而產生佐劑效應。甲羥戊酸通路的抑制劑能夠增強機體Th1細胞和細胞毒性T細胞的免疫應答，在多種腫瘤模型中表現出良好的抗腫瘤效果，且和抗PD-1抗體具有很好的協同作用。該研究揭示了甲羥戊酸通路的新型免疫調節作用，對疫苗佐劑的研發以及癌癥免疫療法提供了新的思路。

5 腫瘤免疫

免疫學基礎研究對于人們深入了解腫瘤發生發展機制并研發新型有效的腫瘤治療手段起到了重要的支撐作用。2018年諾貝爾生理學與醫學獎授予了發現癌癥免疫治療方法抗CTLA-4和PD-1阻斷性抗體的科學家James P.Allison教授與Tasuku Honjo教授。兩位科學家創造性地制備了這兩種阻斷性抗體，通過“負負得正”的原理，使原本處于抑制狀態的T細胞殺傷性功能得以恢復和強化，從而達到了高效廣譜的腫瘤治療目的。此外，耶魯大學華人免疫學家陳列平教授在PD-L1的發現并應用于腫瘤免疫治療領域做出了杰出貢獻，非常遺憾他未獲得今年的諾獎。近期，陳列平教授在Cell雜志發表綜述論文，提出了腫瘤免疫治療從“免疫增強化”到“免疫正常化”轉換的新觀點：傳統的免疫增強療法用以激活全身性免疫應答，新的免疫正常化療法則根據腫瘤誘導的免疫逃逸機制靶向腫瘤微環境，更有效且毒性更低[40]。這一新觀點將為設計研發提供更有效的癌癥免疫正常化療法，從而實現為最佳的腫瘤免疫治療提供重要借鑒。近期的研究進一步揭示了機體抗腫瘤免疫的新機制、腫瘤免疫逃逸新機制、免疫檢查點治療療效預判新指標、CAR-T細胞治療新策略和腫瘤免疫治療新靶標。

5.1機體抗腫瘤免疫新機制 腫瘤微環境的多種基質細胞和免疫細胞之間存在復雜的相互影響和調控，最終影響腫瘤的發生發展以及腫瘤治療的效果。腫瘤微環境中的傳統DC(conventional DC，cDC)能夠提呈腫瘤抗原，調控T細胞的抗腫瘤功能，其中1型cDC(cDC1)能夠將抗原攜帶至引流淋巴結，通過交叉提呈活化CD8+T細胞，激活抗腫瘤免疫。然而，腫瘤局部cDC1的來源及其功能尚不清楚。近期研究表明，腫瘤局部NK細胞能夠通過表達趨化因子CCL5和XCL1招募cDC1進入腫瘤微環境，介導抗腫瘤免疫應答，而這一過程于腫瘤患者預后密切相關[41]。該研究解釋了樹突狀細胞抗腫瘤免疫的新型機制，提示增加cDC1可能成為潛在的腫瘤治療手段。

免疫檢查點治療靶點PD-1作為機體抗腫瘤免疫應答的“剎車分子”，是否受到細胞內源性機制的調控以促進機體抗腫瘤免疫應答。中科院生化與細胞所許琛琦課題組在Nature雜志發表論文，報道了PD-1的內源性降解機制及其在抗腫瘤免疫應答中的重要作用。他們發現，T細胞中E3連接酶FBXO38 能夠介導PD-1的溶酶體降解過程從而維持PD-1的低水平，保證T細胞功能發揮。然而，腫瘤浸潤T細胞中，FBXO38低表達，導致PD-1上調，進而抑制其抗腫瘤免疫活性[42]。該項研究闡明了PD-1的新型蛋白質翻譯后修飾調控機制，有助于深入理解抗腫瘤免疫機制并設計新的腫瘤免疫治療方法。

5.2腫瘤免疫逃逸新機制 腫瘤間質微環境對腫瘤發生發展、轉移以及產生耐藥性等有多方面的調節作用。腫瘤間質微環境由癌相關成纖維細胞(Cancer associated fibroblast，CAF)和細胞外基質組成，而特定的CAF亞群如何促進腫瘤細胞生長尚不明確。中山大學宋爾衛課題組發現在乳腺癌和胰腺癌中發現了一群CD10+GPR77+CAF亞群，該CAF亞群能夠促進腫瘤生長和對化療的抵抗，促進腫瘤逃逸。而靶向抑制CD10+GPR77+CAF能夠恢復腫瘤對化療藥的敏感性[43]。該研究確認了CAF的兩類分子標志物，揭示了它們促進腫瘤干細胞增殖和抗藥的作用機制，相關成果發表于Cell雜志。

除了腫瘤微環境的細胞間相互作用，腫瘤與遠端器官的相互調控是腫瘤作為一種系統性疾病的重要特征。然而，腫瘤如何觸發遠端臟器的細胞分化實現腫瘤逃逸、引發全身性病理尚不清楚。海軍軍醫大學曹雪濤院士課題組報道，在晚期癌癥腫大的脾臟中發現了一種稱之為Ter細胞的新型紅細胞樣亞群，此細胞呈現Ter-119+CD45-CD71+表型，通過分泌神經營養因子Artemin進入循環促進癌癥惡性進展。體內阻斷Ter細胞來源的Artemin能夠抑制肝細胞癌的生長、延長生存期。通過多個臨床中心的肝癌患者隊列研究發現，肝癌患者血清Artemin水平越高，預后越差[44]。該工作發現了癌癥原發灶能夠利用遠端脾臟產生新型細胞亞群而導致患者病情惡化的新方式，為癌癥預后判斷和干預治療提出了新的潛在靶點，相關成果發表于Cell雜志。此外，中山大學生命科學院鄭利民課題組發現腫瘤可通過重新啟動脾臟髓外造血，促進產生具有更強免疫抑制功能的髓系細胞，加速腫瘤進展；并鑒定出其中的關鍵造血干/前體細胞亞群與調控機制，相關成果發表于Journal of Clinical Investigation雜志[45]。這些發現對于深入理解腫瘤調控脾臟微環境，進而反饋調節腫瘤發生發展的作用機制，為選擇性干預脾臟功能或造血來調節宿主抗腫瘤免疫功能的新型治療策略提供了理論基礎。

5.3免疫檢查點治療療效預判新指標 近年來，針對CTLA-4或PD-1、PD-L1的免疫檢查點阻斷(Immune checkpoint blockade，ICB)在腫瘤治療中取得了顯著療效。然而，不同的患者或不同的腫瘤類型對于ICB治療反應性各異，其有效程度受到特殊的腫瘤表型、體細胞基因特征及腸道微生物組成等的復雜影響。然而，尚不清楚腫瘤患者的種系遺傳基因如何影響個體對ICB治療的反應。近期的一項研究探究了1 535名接受ICB治療的癌癥患者，并發現HLA-Ⅰ基因座(A、B、C)的最大雜合度的患者與至少一個HLA基因座為純合的患者相比，對這種治療能夠更好地作出反應。并且，攜帶HLA基因型HLA-B44 supertype的患者能夠對ICB治療做出更好的反應，生存率更高，而攜帶HLA基因型HLA-B62 supertype或HLA-Ⅰ體細胞雜合性丟失的患者則預后更差[46,47]。該研究揭示了患者自身HLA基因如何能夠在對ICB免疫治療藥物作出的反應中發揮作用，對于深入預判ICB治療效果、針對性開發研究新型腫瘤免疫治療方法具有重要意義。

5.4CAR-T細胞治療新策略 嵌合抗原受體(Chimeric antigen receptor，CAR)修飾的T細胞免疫療法在血液系統惡性腫瘤，尤其是B細胞急性淋巴細胞白血病(Acute lymphoblastic leukemia，ALL)和B細胞淋巴瘤中展現出良好的治療效果。如何增強體內CAR T細胞的功能穩定性、尋找新型有效CAR，以及增強CAR T細胞治療安全性是CAR T細胞免疫療法的關鍵問題。

在近期的一項針對接受19-28zCAR T治療的復發性B細胞ALL成人患者的長期隨訪研究中發現治療前腫瘤負荷低的患者與腫瘤負荷較高的患者相比，在接受19-28zCAR T輸注后，前者的細胞因子釋放綜合征和神經毒性事件發生率顯著降低，緩解期和生存期明顯延長[48]。抗原丟失是B細胞ALL 對CD19靶向免疫治療抵抗的常見原因。CD22在大多數B細胞ALL病例中也表達，通常在CD19丟失后保留。最新研究證實了CD22-CAR在B細胞ALL中的治療效果，包括對抗CD19免疫治療抵抗的白血病，顯示出在生物活性劑量與CD19-CAR相當的治療B細胞ALL的能力[49]。

CAR T細胞治療帶來的細胞因子釋放綜合征(Cytokine-release syndrome，CRS)和神經毒性嚴重阻礙了該方法的廣泛適用。近期研究證實，人單核細胞是CRS中IL-1和IL-6的主要來源。通過單核細胞耗竭或用妥西單抗阻斷IL-6受體可減輕CRS，但不能減輕神經毒性；而IL-1受體拮抗劑阿那白滯素(Anakinra)可消除CRS和神經毒性，從而大大延長無白血病的存活[50,51]。這些發現為解決CRS和神經毒性提供了潛在的治療策略，并為更安全的CAR T細胞治療開辟了新的途徑。

5.5腫瘤免疫治療新靶標 雖然免疫檢查點阻斷療法在多種腫瘤臨床治療中取得顯著療效，然而，仍有部分癌癥患者對于ICB免疫治療不敏感，其治療的效率和治療腫瘤的種類有待于進一步提高和擴大。因而尋找ICB治療敏感性的影響因素、提高ICB治療效果的手段和策略尤為重要。近期研究發現，轉移性尿路上皮癌患者對PD-L1抗體的敏感性低的患者出現成纖維細胞中的TGF-β信號升高以及CD8+T遠離癌癥實質而聚集于癌旁的現象。當TGF-β阻斷與抗PD-L1抗體協同治療時，能夠降低基質細胞的TGF-β，促進腫瘤中心的T細胞浸潤，觸發抗腫瘤免疫應答和腫瘤抵抗[52]。另外一項研究在結直腸癌中發現了類似結果，發現腫瘤微環境中升高的TGF-β能夠限制T細胞浸潤從而抑制抗腫瘤免疫應答[53]，提示TGF-β可能成為腫瘤治療的潛在靶點。此外，中國科技大學田志剛課題組發現了TIGIT單抗可逆轉NK細胞耗竭并可用于多種腫瘤的免疫治療。他們研究發現，腫瘤相關的NK細胞能上調抑制性受體TIGIT表達，導致NK細胞耗竭，抑制抗腫瘤免疫應答。而針對TIGIT的單克隆抗體能夠恢復NK細胞和T細胞的抗腫瘤活性，抑制腫瘤生長。該研究對于尋找新型免疫檢查點、開發新型腫瘤免疫治療手段有重要意義，研究成果發表于Nature Immunology雜志[54]。

表觀遺傳修飾通過調控染色質狀態和基因表達參與了多種生理病理學過程。癌癥基因組測序數據顯示癌組織中染色質表觀調控因子存在突變或功能異常。關于表觀調控因子在宿主免疫系統中的功能已有較多研究，然而對于表觀因子與腫瘤發生發展的關聯仍不清楚。近期研究發現，腫瘤細胞組蛋白去甲基化酶LSD1缺失或者受到抑制可以降低RISC穩定性，從而解除其對于胞內dsRNA累積的抑制作用，增強dsRNA應激觸發的效應，促進腫瘤細胞內源性干擾素通路的活化及下游干擾素誘導基因的表達，有效誘導抗腫瘤免疫應答反應[55]。上述研究表明，LSD1抑制可增強腫瘤的免疫原性并促使T細胞浸潤，激活T細胞抗腫瘤免疫，對于設計新型有效協同腫瘤治療方法具有重要的提示作用。

由于腫瘤內部細胞種類及亞型復雜，表現出極高的異質性，因而開展單細胞水平的分析對有針對性地研究特定的免疫細胞類群并尋找潛在的腫瘤治療新靶標具有重要意義。北京大學生命科學院張澤民課題組近期在繪制肺癌和結腸癌的單細胞水平T細胞免疫圖譜方面取得重要進展。他們利用單細胞轉錄組測序，描繪了肺癌T細胞群體的組成、譜系以及功能狀態圖譜[56]。該課題組還開發了STARTRAC(Single T cell analysis by RNA sequencing and TCR tracking)的生物信息學分析方法，利用該方法系統性地刻畫了來自12個結直腸癌病人的大量T細胞的組織分布特性、克隆增生、遷移和狀態轉化關系，揭示了T細胞在結直腸癌腫瘤微環境中的動態變化[57]。上述研究深入解析了腫瘤微環境T細胞動態變化和差異，為研究開發靶向T細胞亞群的腫瘤免疫治療提供了新的思路，相關成果發表于Nature Medicine和Nature雜志。

6 結語

從1901年首枚諾貝爾獎生理學或醫學獎授予抗毒素抗體和血清療法的發現者Emil Adolf von Behring，到最新一枚授予免疫檢查點抗體治療的發現者James P.Allison與Tasuku Honjo，近一百年來，免疫學在基礎理論研究和臨床應用方面不斷取得突破性進展，令人矚目。可以看到一系列原創性、創新性免疫學基礎研究在重大疾病發病機制研究和疾病防治中起到了巨大支撐，一系列里程碑式的免疫學成果為生命科學和醫學發展發揮了重要的推動作用。未來，通過對根本性、重大免疫學科學問題的不斷探索，借助高通量、高精度技術手段的不斷革新，相信免疫學家將從更宏觀的視野認識免疫系統在機體與環境相互作用中的平衡調控作用，以更精準的角度解析免疫細胞生命活動的根本奧秘。