2019年國內外免疫學研究重要進展

劉 娟 曹雪濤 (海軍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)

劉 娟，海軍軍醫大學免疫學研究所，副教授。2007年本科畢業于北京大學醫學部臨床醫學專業，同年師從海軍軍醫大學免疫學研究所曹雪濤院士攻讀免疫學專業研究生，分別于2010年、2012年獲得免疫學碩士、博士學位。主要研究方向為天然免疫調控及自身免疫性疾病分子機制研究。以第一作者、共同第一作者或共同通訊作者發表SCI科研論文和綜述10篇。獲得國家自然科學基金優秀青年科學基金、中國科協“青年人才托舉工程”項目和上海市“晨光計劃”項目資助。

曹雪濤，教授，中國工程院院士。現任南開大學校長、海軍軍醫大學醫學免疫學國家重點實驗室主任，任亞大地區免疫學聯盟秘書長、中國生物醫學工程學會理事長。任《中國腫瘤生物治療雜志》主編、中華醫學雜志主編、Cellular and Molecular Immunology共同主編，任Cell、Immunity等雜志編委。從事天然免疫與炎癥基礎研究、腫瘤免疫治療應用研究。以通訊作者發表SCI論文250余篇。主編《醫學免疫學》本科生、研究生全國統編教材。

2019年10月19～23日，第17屆國際免疫學大會(IUIS2019)在中國北京隆重舉行。由3位諾貝爾獎得主(Peter Doherty、Jules Hoffmann和Tasuku Honjo)領銜的57位國際頂尖免疫學專家擔任特邀報告人，6 000余名來自世界各地的免疫學工作者參加會議，展開了一場關于免疫學前沿和熱點的全方位、深層次、高品質的學術交流與思想碰撞。2019年，國內外免疫學研究領域蓬勃發展，免疫學研究在天然免疫、適應性免疫等各個方向——如細胞發育分化、免疫應答與調控機制、代謝與免疫調節等方面取得重大突破，在免疫相關疾病發病機制和治療策略方面也獲得重要進展。此文中，我們將梳理2019年國內外免疫學在基礎理論和臨床應用方向的代表性、突出性成果，與大家共同探討免疫學研究的重大挑戰和發展前景，不足之處敬請各位同行批評指正。

1 天然免疫識別與炎癥信號調控

病原體入侵機體后，機體依賴模式識別受體(pattern recognition receptors，PRRs)識別病原體的病原相關分子模式(pathogen-associated molecular patterns，PAMPs)，進而激活下游信號通路誘導炎癥因子和I型干擾素(interferon，IFN)的表達，促進天然免疫細胞成熟和功能活化，啟動抗感染免疫應答和炎癥反應。近期研究在天然免疫的新型識別、活化和調控機制方面取得突破。

1.1天然免疫識別 天然免疫應答和炎癥反應的啟動依賴于天然免疫細胞對入侵病原體成分或危險信號的識別。天然免疫啟動及發生過程中，局部免疫微環境中的物理或化學因素會發生明顯改變，如溫度、pH值、滲透壓、氧濃度等。2019年諾貝爾生理學或醫學獎授予了哈佛醫學院達納-法伯癌癥研究所的William G.Kaelin,Jr.，牛津大學和弗朗西斯·克里克研究所的Peter J.Ratcliffe 以及美國約翰霍普金斯大學醫學院的Gregg L.Semenza三位科學家，表彰他們在生物體低氧感應和應答方面做出的重大貢獻。

免疫微環境中物理因素對于免疫應答的啟動和調節發揮關鍵作用。機械壓力是天然免疫細胞在應答過程中必須感知的一種生物因素，然而對于機械壓力如何調節免疫反應，人們知之甚少。Solis等[1]近期發現，周期性靜水壓(cyclical hydrostatic pressure，CHP)能夠通過激活離子通道PIEZO1引發炎癥反應，并闡述了其中的分子機制。髓系細胞缺失PIEZO1的小鼠在細菌感染或自身免疫性肺纖維化的情況下表現出肺部炎癥明顯減弱。機制研究表明，CHP作用下，PIEZO1引發單核細胞中鈣離子內流和轉錄因子AP-1依賴的endothelin-1 (EDN1)表達，EDN1信號活化后促進低氧誘導因子(hypoxia-inducible factor，HIF)1α的穩定，引發IL-1β和CXCL10等炎癥因子的產生，該通路對于機體抵抗肺部細菌感染和觸發肺纖維化過程中的組織損傷至關重要。因而PIEZO1通過感知環境機械壓力從而激活天然免疫細胞，以啟動炎癥反應。該研究揭示了一種不依賴經典PRR信號的天然免疫的新型活化機制[2,3]。而PIEZO1介導的機械力感應在其他細胞如肺泡巨噬細胞介導的天然免疫應答或在腸道免疫和其他組織炎癥反應中的作用有待進一步探索。

真核細胞通過選擇性自噬的方式識別胞內病原體的過程稱為異源自噬(xenophagy)，是宿主天然免疫防御的重要機制。北京生命科學研究所邵峰課題組近期報道了細胞識別胞內細菌并觸發自噬通路的分子機制。他們的研究發現，V-ATPase是細胞感知細菌感染造成的膜泡損傷的關鍵蛋白，其下游招募自噬蛋白 ATG16L1 啟動異源自噬。沙門氏菌編碼的效應蛋白SopF可以抑制 V-ATPase-ATG16L1 通路進而抑制異源自噬并促進沙門氏菌在體內的擴散與增殖。該研究了揭示了胞內病原體的自噬識別的分子機制，相關成果發表于Cell雜志[4]。

絕大多數DNA病毒感染宿主細胞后釋放病毒基因組DNA進入細胞核內，并在核內進行復制，然而細胞核內針對外源DNA的天然免疫識別機制尚不明確。近期，南開大學曹雪濤課題組發現細胞核內的異質性細胞核核糖蛋白A2B1(hnRNPA2B1)能特異性識別病毒DNA，啟動對病毒的天然免疫反應。研究發現，hnRNPAB1在DNA病毒感染后發生二聚化，繼而在第226位精氨酸位點發生去甲基化，從細胞核轉位到細胞質中激活相關通路和干擾素表達。hnRNPA2B1能夠促進cGAS、IFI16、STING等DNA識別受體mRNA的N6-甲基腺苷(N6-methyladenosine，m6A)修飾及出核，從而放大和增強這些細胞質中的已知天然免疫分子的效能。該發現揭示了細胞核內的蛋白分子參與天然免疫識別及其信號轉導的新機制，為抗病毒治療與炎癥疾病防治提供了新思路和潛在靶標，相關成果發表于Science雜志[5]。此外，浙江大學Dante Neculai課題組報道，NLR家族受體蛋白NOD1和NOD2能夠在棕櫚酰轉移酶ZDHHC5的作用下發生棕櫚酰化修飾，從而介導細菌性炎癥信號通路的發生，相關成果發表在Science雜志[6]。中國科學技術大學周榮斌課題組發現，共生病毒產生的RNA可被腸道固有層內的抗原提呈細胞表達的RIG-Ⅰ識別并激活天然免疫反應，從而維持腸道上皮內淋巴細胞穩態。研究成果發表于Nature Immunology雜志[7]。

1.2天然免疫信號活化調控 RIG-Ⅰ識別外源性RNA后啟動抗病毒免疫應答是天然免疫的重要組成部分。E3泛素連接酶TRIM25和RIPLET(RNF135)在促進RIG-Ⅰ信號激活中發揮關鍵作用，然而對于其具體的分子機制還不十分清楚。Cadena等人近期揭示了RIPLET參與RIG-Ⅰ信號活化的具體機制。他們發現，在短鏈dsRNA條件下，RIPLET利用其二聚體結構結合并泛素化纖絲狀的RIG-Ⅰ寡聚體；而在長鏈dsRNA條件下，RIPLET則不依賴于泛素化修飾，而是通過“交叉搭橋”的方式連接RIG-Ⅰ纖絲，誘導RIG-Ⅰ聚集并激活下游抗病毒信號。該研究表明E3連接酶能夠直接參與天然免疫受體的寡聚化和配體識別，并揭示了天然免疫細胞感知外來RNA的長度的新型機制[8]。該機制是否存在于其他PRR的配體識別過程中還有待進一步研究。另外，TRIM25介導的RIG-Ⅰ的K63泛素化是RIG-Ⅰ信號活化的關鍵事件。浙江大學曹雪濤課題組近期在TRIM25活化RIG-Ⅰ信號的具體機制方面取得研究進展。他們發現，一條新的長鏈非編碼RNA Lnczc3h7a能夠直接結合TRIM25和活化RIG-Ⅰ，并作為分子支架在病毒感染早期穩定RIG-Ⅰ/TRIM25復合體，促進TRIM25介導的RIG-Ⅰ K63泛素化，促進下游信號轉導。該研究提示，宿主RNA能夠正向調控天然免疫對于外源性RNA的天然免疫應答和抗病毒天然免疫，相關成果發表于Nature Immunology雜志[9]。

中國科學院生物化學與細胞生物學研究所陳玲玲課題組報道了環形RNA(circRNA)控制抗病毒天然免疫的新型機制。他們發現，在正常情況下，環形RNA通過結合PKR并抑制其活性，避免了PKR過度激活引起免疫反應；而當細胞被病毒感染時，環形RNA被RNase L快速降解進而釋放PKR參與細胞的天然免疫炎癥反應，相關成果發表于Cell雜志[10]。清華大學林欣課題組[11]和中科院上海生命科學研究院章海兵課題組[12]同時在Nature Communications雜志報道了RIPK1 K63泛素化修飾調控炎癥發生的機制。研究表明，RIPK1的K63泛素化修飾可通過調節RIPK1的激酶活性來抑制胚胎發育和炎癥發生過程中的細胞死亡，為研究細胞死亡與炎癥反應調控提供了新的視角。北京生命科學研究所邵峰課題組揭示了腸致病性大腸桿菌型分泌系統效應蛋白NleB特異性識別并糖基化修飾宿主死亡結構域關鍵精氨酸以阻斷死亡受體信號通路、抑制抗細菌應答的具體機制和結構基礎，相關成果發表于Molecular Cell雜志[13]。

1.3炎性復合體活化調控 炎性復合體是在機體抗感染免疫和炎性疾病中發揮重要作用的一類大分子蛋白復合體，通過招募和活化caspase-1啟動天然免疫和炎癥反應。近期，Science雜志同期兩篇論文共同揭示了NLRP1炎性復合體活化的新型機制。Sandstrom等[14]和Chui等[15]同時報道，NLRP1被病原體來源的致死蛋白酶裂解后發生蛋白酶體介導的N末端降解，隨后NLRP1的FIIND(function-to-find domain)結構域水解出含有CARD結構域的NLRP1的活性C端，進而活化caspase-1，促進炎癥小體組裝和下游信號活化。病原體蛋白酶，如福氏志賀菌泛素連接酶分泌的效應物Ipah7.8，能夠誘導NLRP1的降解及炎性復合體組裝活化。此發現首次揭示了NLRP1的功能性降解，即由降解引發活化的新型機制，而其他含有FIIND結構域的免疫分子是否存在類似機制尚有待研究。上述研究還提出了病原體和宿主天然免疫細胞相互作用的新型機制，即天然免疫細胞除了直接識別病原體成分，還能通過多種方式感知病原體活性成分，為研究天然免疫信號活化提供了重要啟示。

1.4天然免疫細胞發育與功能 單核細胞與巨噬細胞的發育分化過程與機制是天然免疫細胞領域重要的科學問題。上海市免疫學研究所Florent Ginhoux和蘇冰課題組合作揭示了單核細胞在骨髓中的發育過程以及成體組織巨噬細胞的更新過程，相關論文發表在Cell雜志上[16]。他們通過單細胞測序技術發現單核細胞前體中特異性表達Ms4a3基因，并在此基礎上建立了單核細胞和粒細胞示蹤模型。利用該模型，證實了骨髓中單核細胞可以通過“髓系祖細胞→粒細胞-單核細胞前體→單核細胞前體→單核細胞”以及“髓系祖細胞→單核-樹突狀細胞前體→單核細胞”這兩條途徑產生，同時也闡明了單核細胞在穩態和炎癥狀態下對組織巨噬細胞的不同貢獻。該研究為單核巨噬細胞分化發育過程提供了新的有力證據。

樹突狀細胞(dendritic cells,DC)是一類重要的天然免疫細胞，在激活機體抗病原體免疫應答及維持自身免疫耐受過程中發揮關鍵性調控作用。關于DC功能活化調控機制的研究是免疫學研究的熱點。RNA的m6A修飾在真核生物中廣泛存在，通過影響RNA 剪切、穩定性及翻譯等調控RNA代謝，從而影響基因表達。m6A修飾及其相關蛋白在DC功能調控中的作用逐漸被揭示。Han等[17]發現，m6A修飾是調控DC天然免疫功能的關鍵因素。溶酶體蛋白酶轉錄本攜帶大量m6A修飾，被結合蛋白YTHDF1識別并結合后誘導溶酶體組織蛋白酶的翻譯，進而抑制DC的抗原交叉提呈功能及抗腫瘤免疫。此外，浙江大學曹雪濤課題組研究表明，RNA甲基化轉移酶Mettl3介導的m6A修飾通過改變mRNA翻譯水平促進DC的功能活化。Mettl3介導的m6A修飾能夠促進CD80、CD40和Tirap轉錄本翻譯，從而促進DC介導的T細胞應答和增強TLR4信號觸發的炎癥細胞因子表達。研究成果發表于Nature Communications雜志[18]。上述研究揭示了m6A修飾介導的RNA代謝在DC天然免疫應答及炎癥中的重要作用，有助于解釋與DC密切相關的炎癥性疾病、腫瘤等的發生機制，為設計和探索疾病新型治療方法提供了思路與依據。

自然殺傷細胞(natural killer cells，NK細胞)是機體重要的天然免疫細胞，在機體抗腫瘤和抗感染過程中發揮關鍵作用。近期研究在尋找IL-15誘發的NK細胞活化的信號機制方面取得進展。Wang等[19]報道，IL-15通過觸發AKT磷酸化和轉錄因子XBP1活化，誘導未折疊蛋白反應(unfolded protein response，UPR)，促進相關基因轉錄表達。XBP1與轉錄因子T-bet結合誘導Granzyme B基因轉錄而增加NK細胞的細胞毒活性，并通過抗凋亡機制維持NK細胞存活。因而IL-15-AKT-XBP1通路對NK細胞存活與功能活化至關重要。Dong等[20]隨后的報道也證實XBP1直接靶向活化c-MYC基因，促進NK細胞存活與功能發揮。該研究為NK細胞的增殖與存活調節機制提供了新的解釋。

2 T細胞功能調控

2.1T輔助細胞分化與功能 隨著研究手段的進步和學科交叉的深入，人們對于Th細胞亞群(Th1、Th2、Th17、Tfh、Th9、Th22等)的認識在不斷加深，對于其分化路徑、功能特點及作用方式，以及在不同生理、病理狀態下的功能意義有了更全面的了解[21-25]。在特殊的病理情況下是否存在新的T細胞亞群或亞亞群是目前的研究熱點之一。濾泡輔助性T細胞(T follicular helper cells，Tfh細胞)定位于生發中心濾泡，在促進生發中心的形成、B細胞的分化和抗體親和力成熟中發揮關鍵作用，是體液免疫的重要調控細胞亞群。最新研究鑒定了一類新型Tfh細胞亞亞群——分泌IL-13的Tfh(Tfh13)，并揭示了Tfh13細胞在過敏性休克中的重要作用。Gowthaman等[26]發現，在過敏性小鼠及具有過敏癥和高IgE的患者體內Tfh13細胞明顯增多。Tfh13細胞的表型特征為IL-13hiIL-4hiIL-5hiIL-21lo，表達轉錄因子BCL6和GATA3。Tfh13對于機體產生高親和力IgE和過敏性休克的發生是必需的[27]。另外，Caielli等[28]在系統性紅斑狼瘡(systemic lupus erythematosus，SLE)患者外周血中鑒定出一群新的CXCR3+PD1hiCD4+Th細胞。CXCR3+PD1hiCD4+Th細胞(因表達IL-10，作者命名為Th10)與Tfh細胞的區別在于Th10細胞不表達CXCR5、BCL-6或IL-21。該群細胞分布在SLE外周血和增生性狼瘡性腎炎患者的腎小管間質區，產生IL-10，通過表達IL-10和succinate促進B細胞活化，可能與SLE組織破壞及病理變化密切相關。上述研究揭示了T細胞分化的新途徑，提示了治療過敏性疾病及自身免疫性疾病的新策略。然而，關于這些新型細胞亞群與其他Th細胞在分化發育與功能效應上的差異及其具體分子機制還有待進一步研究。

2.2調節性T細胞分化與功能 調節性T細胞(regulatory T cells，Treg細胞)具有負向免疫調節作用，在免疫應答和炎癥反應中發揮重要的免疫抑制作用。然而，Treg細胞并不是一群分化方向及功能特點固化的單一細胞亞群，在不同的炎癥時期或部位中，Treg細胞呈現出動態、可塑的表型及功能。近年來Treg細胞的可塑性和異質性是研究的熱點之一。近期，Ichikawa等[29]發現，組織定居記憶性T細胞(tissue-resident memory T cells，TRM細胞)在慢性的抗原刺激下會分化成兩群細胞，其中CD103loCD4+細胞具有分泌效應性細胞因子、促進炎癥反應和肺纖維化的效應，而另一群CD103hiFoxp3+CD4+Treg細胞具有免疫抑制效應，抑制CD103loTRM細胞的炎癥效應[30]。Treg細胞對腫瘤浸潤淋巴細胞的抑制是腫瘤免疫逃逸及抗腫瘤免疫失敗的重要原因。Sawant等[31]針對腫瘤微環境中Treg細胞異質性展開了研究。他們發現，腫瘤浸潤局部存在兩群Treg細胞，IL-10+Treg細胞和IL-35+Treg細胞，此兩群細胞能夠通過轉錄因子BLIMP-1 促進腫瘤浸潤性CD8+細胞的抑制性受體表達，引發細胞耗竭[32]。此外，北京大學人民醫院栗占國課題組開展了低劑量IL-2在SLE治療中的臨床研究，證明了該藥在SLE的療效及安全性，并發現該治療可能與Treg細胞擴增和NK細胞活化有關[33]。相關成果發表在Annals of the Rheumatic Diseases雜志。

2.3CD8+T細胞分化與功能 細胞毒性T細胞(cytotoxic T cells，CTL)是機體抗腫瘤和抗病毒感染的關鍵效應細胞。然而持續抗原刺激可導致CTL分化形成耗竭性T細胞(exhausted T cells，Tex細胞)。Tex細胞表現出殺傷活力降低，產生TNF等效應因子降低，而高表達抑制性受體PD-1等。目前，逆轉T細胞耗竭或回輸活性T細胞在T細胞腫瘤免疫治療中顯示出良好效果，而關于Tex如何形成的分子機制尚不清楚。近期，發表在Nature、Nature Immunology和PNAS雜志的五篇研究論文報道，轉錄因子TOX(thymocyte selection-associated high mobility group box)是Tex細胞分化的關鍵調控因子[34-38]。研究發現，持續的TCR信號通過NFAT信號促進TOX表達。TOX能夠從轉錄水平和表觀水平促進Tex相關基因轉錄表達，促進Tex細胞分化。在體內實驗中，TOX基因敲除能夠增強CAR-T的腫瘤治療效果，TOX基因雜合缺失能夠促進T細胞的抗腫瘤能力，提示TOX蛋白可能成為新型腫瘤免疫治療的重要靶標[39]。

3 B細胞分化與活化

3.1B1和B2細胞分化 B淋巴細胞通過產生抗體介導機體體液免疫應答，是機體抵抗微生物感染的關鍵因素。B細胞根據其分化路徑可分為B1細胞和B2細胞。B1細胞主要存在于新生兒體內，非特異性地識別廣泛的病原體和自身抗原，而B2細胞則參與經典的特異性抗體應答。B1細胞被認為屬于天然免疫系統，而B2細胞負責適應性免疫。以往研究表明兩類細胞可能起源于不同的祖細胞，然而近期的一項研究對這一觀點提出了挑戰。Graf等[40]發現，B2細胞在被操縱表達B1細胞典型自身反應性受體(B1 cell-typical self-reactive BCR)后能夠重編程為B1細胞。因而B2細胞除了能向漿細胞和記憶性B細胞分化外，還具有向B1細胞分化的潛能。B1和B2細胞的起源問題是B細胞研究領域的關鍵問題，他們究竟分化自不同祖細胞，還是后天依賴于BCR發生的轉化還有待更全面、更直接的證據加以明確和證實[41]。

3.2BCR信號活化 B細胞通過其表面表達的B細胞受體(BCR)識別抗原信號，下游促進B細胞成熟活化，最終促進抗體生成以清除入侵病原體。抗原與BCR結合后觸發B淋巴細胞活化的調控機制尚不清楚。清華大學劉萬里課題組近期深入闡述了BCR結合抗原后觸發信號活化后的具體分子機制，相關成果發表在Elife雜志[42]。結合活細胞內蛋白質定點標記技術和熒光共振能量轉移技術，他們發現，BCR信號活化后，IgM型BCR(IgM-BCR)中膜結合免疫球蛋白(mIg)分子內部發生了特定的構象變化；而IgG型BCR(IgG-BCR)中mIg分子與Igα/β之間的距離發生了顯著變化。這些構象變化與BCR信號活化強度密切相關。該研究為抗原結合啟動BCR介導的B淋巴細胞活化的機制提供了新的解釋。

3.3記憶性B細胞分化 B細胞完成初次免疫應答后，可分化為長期生成抗體的漿細胞儲存于骨髓，以及處于靜息狀態的記憶性B細胞(memory B cell)。記憶性B細胞再次接觸特異性抗原后能夠快速、大量產生高親和力抗體，高效激活機體的體液免疫發揮保護性作用。然而漿細胞和記憶性B細胞在不同組織部位如何快速介導抗體生成及誘導保護性體液免疫尚不十分清楚。Oh等[43]近期報道，循環記憶性B細胞，而非漿細胞，是女性生殖道抗體的主要來源。研究利用小鼠生殖器皰疹感染模型證實，原發性感染不會在女性生殖道固有層產生漿細胞。相反，在皰疹病毒二次感染后，循環記憶性B細胞以CXCR3依賴性的方式進入陰道黏膜，并快速向生殖道管腔分泌病毒特異性IgG2b、IgG2c和IgA，幫助機體抵御病毒感染。

另外，尚不清楚是否存在組織駐留的記憶性B細胞(resident memory B cells，BRM 細胞)，對他們的表型和功能特征也不明確。近期，Allie等[44]證實肺部感染能夠誘導肺部形成BRM細胞，并對機體抵抗流感病毒感染發揮重要作用。肺部BRM細胞的組建依賴于肺局部遇到抗原，與循環系統記憶性B細胞表型不同之處在于，BRM高表達CXCR3。肺BRM細胞的分化來源于組織局部而非淋巴結細胞，在二次感染后比系統記憶性B細胞更快地產生抗流感抗體。上述研究闡明了記憶性B細胞發揮保護性作用的具體機制，為新型高效皰疹病毒疫苗、流感病毒疫苗的研制提供了重要啟示。

4 代謝與免疫調控

免疫細胞的不同成熟及活化狀態伴隨著胞內代謝通路的顯著改變，而代謝酶、代謝分子也對免疫細胞發育分化和免疫應答過程產生多樣的調節作用。葡萄糖、氨基酸和脂肪等的代謝通路與免疫信號之間發生復雜而精密的相互調控，共同決定免疫平衡和穩態調節，并最終影響疾病發生發展。

4.1代謝與免疫信號活化 RIG-Ⅰ樣受體(RIG-Ⅰ-like receptors，RLR)識別胞內病原體RNA后發生構象變化并定位至線粒體，與RLR通路關鍵信號分子MAVS相互作用，傳導下游信號，促進Ⅰ型IFN表達，介導抗病毒天然免疫。RLR信號受到多種機制的調控，然而胞內代謝分子如何參與調控RLR信號和IFN產生尚不清楚。近期研究發現，糖酵解產物乳酸能夠通過影響MAVS功能活化，抑制RLR信號活化和抗病毒免疫[45]。Zhang等[45]發現，RLR信號激活會引起糖酵解下調，而抑制糖酵解過程能夠促進IFN產生。RLR信號抑制糖酵解的機制在于MAVS活化后與糖酵解酶己糖激酶(hexokinase)解離而使其活性下降。而糖酵解反過來抑制RLR信號的原因在于糖酵解產物乳酸能夠直接靶向結合MAVS，影響其線粒體定位和功能活化，從而影響下游信號激活和IFN產生。該研究首次提出了糖酵解與RLR信號的交叉調控和具體機制，為病毒感染性疾病的干預與治療提供潛在靶點。

另一項研究則發現胞內糖酵解產物乳酸能夠作為底物促進組蛋白乳酰化修飾(histone lactylation)，進而調控基因表達[46,47]。Zhang等[46]發現，胞內乳酸轉化為乳酰輔酶A后，在組蛋白轉移酶p300的催化下被募集到組蛋白賴氨酸上，進而調控基因轉錄表達。該發現首次提出了組蛋白賴氨酸乳酰化修飾作為一種表觀修飾調控基因轉錄活化，揭示了代謝過程影響基因表達的新模式。該研究以巨噬細胞為模型，發現LPS誘導的M1巨噬細胞極化后期才出現組蛋白乳酰化的升高，該過程與組織修復相關基因Arg1的表達升高同步。因而組蛋白乳酰化可能作為一個“乳酸時鐘”(lactate clock)，在病原體刺激后期促進損傷修復以維持機體穩態，而不影響前期的炎癥應答。組蛋白乳酰化作為一種組蛋白修飾被發現對于生物的表觀遺傳及代謝調控研究具有重要意義，而該修飾具體的生化分子機制，如其對組蛋白修飾位點的選擇性、相關的修飾酶及去修飾酶，及其在更多生理、病理過程中的功能也值得進一步發掘。

4.2代謝與免疫細胞功能 TLR信號刺激下，巨噬細胞和DC等天然免疫細胞如何通過代謝通路和免疫信號的相互調控來發揮特定的天然免疫功能，調控炎癥反應是該領域的重要科學問題。近期，浙江大學王迪課題組和武漢大學吳英亮課題組合作在Molecular Cell雜志上報道了一碳代謝在LPS誘發的巨噬細胞活化和炎癥反應中的調控功能。他們發現，LPS刺激條件下，糖酵解支路包括磷酸戊糖途徑和絲氨酸合成途徑，以及絲氨酸/甘氨酸/一碳代謝網絡迅速增強，進而葡萄糖、氨基酸、核苷酸代謝物能夠協同促進S-腺苷甲硫氨酸(S-adenosylmethionine，SAM)的產生，進而通過表觀途徑(H3K36三甲基化)促進IL-1β基因轉錄表達，促進炎癥反應[48]。此外，近期的另外一項研究則揭示了DC如何通過改變胞內信號通路來應對細胞外源性脂肪酸(fatty acid，FA)刺激，從而調控TLR觸發的炎癥應答平衡過程。Mogilenko等[49]報道，FA刺激能夠通過改變胞內代謝通路加劇TLR觸發的炎癥反應過程。其機制在于，在TLR刺激后期，FA能夠抑制DC的糖酵解水平以增加線粒體mtROS生成，下游觸發UPR反應，促進炎癥細胞因子IL-23的表達，造成炎癥的持續。若無FA刺激，TLR刺激后期則由于糖酵解的上升使炎癥得以消退并終止。上述研究揭示了天然免疫炎癥過程中代謝信號和PRR刺激交叉調控影響炎癥結局的新型機制。然而，在更多的DC功能狀態中，如TGF-β誘導的耐受性DC、特定組織或病理情況下的不同DC亞群中代謝狀態的改變及其發揮的作用和發生機制還值得進一步探索。

巨噬細胞中，由代謝酶iNOS和arginase 1介導的兩條L-精氨酸代謝通路分別調控IFN-γ和IL-4介導的巨噬細胞活化，而L-精氨酸的另一條代謝途徑——肌酸代謝在巨噬細胞中的功能尚不清楚。清華大學胡小玉課題組近期揭示了L-精氨酸代謝產物肌酸在巨噬細胞活化中免疫調節作用。他們發現，肌酸能以ATP非依賴的方式抑制IFN-γ/JAK/STAT1信號活化，從而抑制下游基因iNOS表達和抗細菌感染免疫應答；另一方面肌酸能夠以ATP依賴的染色質重塑來維持IL-4關鍵靶基因Arginase1表達，增強IL-4介導的巨噬細胞活化，促進嗜酸性粒細胞招募和損傷修復。研究揭示了L-精氨酸的iNOS、arginase 1和肌酸三條代謝通路形成的免疫代謝網絡在巨噬細胞活化與極化中的調控作用，為巨噬細胞免疫代謝的研究提供了新的視角，相關成果發表Immunity雜志上[50]。

5 腫瘤發生機制和腫瘤免疫治療

5.1腫瘤免疫微環境 研究腫瘤免疫微環境中不同免疫細胞的功能狀態和相互作用對于深入揭示腫瘤發展和腫瘤逃逸的具體機制，開發新型腫瘤免疫治療方案具有重要意義。北京大學張澤民課題組與首都醫科大學附屬北京世紀壇醫院彭吉潤課題組等合作，在單細胞水平上描繪了肝癌免疫微環境的動態特征，相關論文發表于Cell雜志[51]。該研究結合兩種單細胞測序技術，對肝癌患者的癌組織、癌旁組織、淋巴結、外周血和腹水五種組織的CD45+免疫細胞進行了轉錄組檢測。主要發現包括：在腫瘤微環境中鑒定出一群新的LAMP3+DC，具有從腫瘤組織向淋巴結遷移的功能，并能調控多種淋巴細胞亞群的免疫應答；腫瘤相關巨噬細胞(tumor-associated macrophages，TAMs)的特征基因SLC40A1和GPNMB與腫瘤患者不良預后有關。該研究揭示了肝癌微環境中不同免疫細胞的狀態和功能特征，為腫瘤機制研究以及新型臨床檢測與治療方案開發提供了新的思路。

B淋巴細胞是淋巴結主要的組成細胞之一，能通過轉化成漿細胞分泌抗體執行體液免疫功能，然而對于其在腫瘤淋巴結轉移微環境中的功能知之甚少。近期，海軍軍醫大學顧炎等揭示了腫瘤馴化的B細胞能夠通過分泌靶向腫瘤抗原HSPA4的病理性抗體促進乳腺癌淋巴結轉移。病理性抗體能夠結合HSPA4的糖基化位點，抗體交聯引起HSPA4結合膜蛋白ITGB5的激活，募集并促進酪氨酸激酶SRC的磷酸化，從而激活下游NF-κB通路，激活上調靶基因HIF1α及COX2的表達。HIF1α促進腫瘤細胞表達趨化因子受體CXCR4，而COX2介導的PGE2分泌則誘導淋巴結基質細胞分泌趨化因子SDF1α，從而促進腫瘤轉移前微環境形成并誘導腫瘤細胞向引流淋巴結的遷移。研究闡明了B細胞及抗體介導的體液免疫在淋巴結轉移前微環境形成及腫瘤淋巴結轉移中的重要功能。相關成果發表于Nature Medicine雜志上[52]。

NK細胞在機體抗腫瘤應答中發揮重要作用，NK細胞功能失調與腫瘤免疫逃逸的具體關聯和機制尚不清楚。中國科學技術大學魏海明和田志剛課題組合作發現，肝癌浸潤的NK細胞發生線粒體斷裂而失去抗腫瘤功能，揭示了一種腫瘤免疫逃逸的新機制，研究成果發表于Nature Immunology雜志[53]。他們發現，腫瘤微環境中的低氧環境能夠持續激活NK細胞的mTOR-Drp1信號，誘發線粒體斷裂，從而降低NK細胞的抗腫瘤活性。該研究從代謝角度揭示了腫瘤微環境損傷NK細胞活性的新機制，為基于NK細胞的腫瘤免疫治療提供了新思路。

5.2腫瘤免疫治療 腫瘤細胞表達PD-L1并通過結合表達在T細胞上的PD-1受體抑制T細胞功能，從而抑制抗腫瘤免疫應答。靶向PD-L1/PD-1的免疫檢查點治療能夠活化機體腫瘤免疫，有效抑制腫瘤生長，成為腫瘤免疫治療的重要方向。如何優化和改善免疫檢查點治療效果、提高治療的適應范圍、消除某些腫瘤對該療法的抵抗是目前的研究熱點。近期研究從不同角度揭示了PD-L1/PD-1的免疫檢查點治療的免疫學機制，揭示了腫瘤免疫治療的新靶標和新策略[54-58]。

腫瘤中浸潤的Treg細胞可抑制效應T細胞功能而抑制抗腫瘤免疫應答，促進腫瘤的免疫逃逸。消除或逆轉腫瘤浸潤Treg細胞的免疫抑制功能是改善腫瘤免疫治療效果的關鍵因素。近期的研究找到了解除腫瘤Treg細胞免疫抑制功能的關鍵靶點CBM復合體。Di Pilato等[59]發現，阻斷腫瘤浸潤Treg細胞的CBM(CARMA1-BCL10-MALT1)信號復合體，可以使抑制性的Treg細胞活化NF-κB，分泌炎癥因子IFN-γ，進而引起巨噬細胞活化和腫瘤細胞上調MHCⅠ類分子，最終解除Treg細胞的免疫抑制作用，促進抗腫瘤免疫應答。抗PD-1和敲除Treg細胞CARMA1兩者聯合可以更有效地抑制腫瘤生長。同樣，抗PD-1和MALT1抑制劑Mepazine聯合使用可以顯著增強抗腫瘤效果[60]。

研究腫瘤發生過程中T細胞功能缺陷(dysfunction)或耗竭(exhaustion)的分子機制是尋找腫瘤免疫治療新靶標的關鍵。近期，清華大學董晨課題組報道，轉錄因子NR4A1是導致T細胞耗竭的關鍵蛋白。腫瘤浸潤的耗竭CD8+T細胞高表達NR4A1。過表達NR4A1能夠抑制效應性T細胞分化，而敲除NR4A1能夠消除T細胞耐受、增強CD8+T細胞的效應功能，提高機體抗腫瘤能力。該研究揭示了NR4A1在調控T細胞耐受及耗竭中的重要作用，研究成果發表于Nature雜志[61,62]。同期雜志的另一篇報道也證實NR4A能夠抑制T細胞的抗腫瘤應答，敲除NR4A的CART具有更強的腫瘤治療效果[63]，表明NA4A可能為腫瘤免疫治療的新型靶標。

NK細胞的抗腫瘤活性依賴于其表面活化性受體(包括CD16/FcγRIIa、NKG2D、NKP30、NKP44和NKP46)和抑制性受體功能的平衡調控。開發針對自然殺傷細胞關鍵效應分子的抗體、阻斷劑等正成為腫瘤免疫治療的熱點方向。Gauthier等[64]的最新研究報道了新型的抗腫瘤分子——一種以NKp46為靶點的多功能自然殺傷細胞接合器。他們發明了一種三功能NK細胞接合器(natural killer cell engagers，NKCE)，同時靶向NK細胞上的兩種活性受體NKp46和CD16以及一種腫瘤特異性抗原。NKCE在體外實驗中比臨床治療抗體產生更為強大的抗腫瘤效應，而在實體瘤和侵襲性腫瘤的小鼠模型中也能有效地控制腫瘤生長。該研究證實NKCE能夠有效地利用NK細胞發揮抗腫瘤活性，對于新型腫瘤免疫治療的研究開發具有重要意義[65]。

6 結語

免疫學研究在人類與傳染病的斗爭中萌發，隨著微生物學、分子生物學的發展不斷取得重大理論和關鍵科學問題的突破。當今，免疫學與生命科學及醫學廣泛交叉融合，并廣泛服務于臨床診療和高科技產業，理論體系更加完善，社會效益日益突出。新型的技術手段的突破與應用大力推動了免疫學發展，如高通量測序技術、單細胞測序技術、體內動態失蹤技術等，使得人們對于免疫學本質的認識更為宏觀而深刻。相信，隨著認識的不斷深入和技術的不斷進步，免疫細胞發育起源、免疫識別、應答和調節、免疫記憶形成等一系列免疫學的根本性、關鍵性科學問題將會不斷被破解，并最終促進人們對于免疫相關疾病發病機制的認識及新型疾病防控策略的研發。