2019年国内外免疫学研究重要进展

刘 娟 曹雪涛 (海军军医大学免疫学研究所暨医学免疫学国家重点实验室，上海 200433)

刘 娟，海军军医大学免疫学研究所，副教授。2007年本科毕业于北京大学医学部临床医学专业，同年师从海军军医大学免疫学研究所曹雪涛院士攻读免疫学专业研究生，分别于2010年、2012年获得免疫学硕士、博士学位。主要研究方向为天然免疫调控及自身免疫性疾病分子机制研究。以第一作者、共同第一作者或共同通讯作者发表SCI科研论文和综述10篇。获得国家自然科学基金优秀青年科学基金、中国科协“青年人才托举工程”项目和上海市“晨光计划”项目资助。

曹雪涛，教授，中国工程院院士。现任南开大学校长、海军军医大学医学免疫学国家重点实验室主任，任亚大地区免疫学联盟秘书长、中国生物医学工程学会理事长。任《中国肿瘤生物治疗杂志》主编、中华医学杂志主编、Cellular and Molecular Immunology共同主编，任Cell、Immunity等杂志编委。从事天然免疫与炎症基础研究、肿瘤免疫治疗应用研究。以通讯作者发表SCI论文250余篇。主编《医学免疫学》本科生、研究生全国统编教材。

2019年10月19～23日，第17届国际免疫学大会(IUIS2019)在中国北京隆重举行。由3位诺贝尔奖得主(Peter Doherty、Jules Hoffmann和Tasuku Honjo)领衔的57位国际顶尖免疫学专家担任特邀报告人，6 000余名来自世界各地的免疫学工作者参加会议，展开了一场关于免疫学前沿和热点的全方位、深层次、高品质的学术交流与思想碰撞。2019年，国内外免疫学研究领域蓬勃发展，免疫学研究在天然免疫、适应性免疫等各个方向——如细胞发育分化、免疫应答与调控机制、代谢与免疫调节等方面取得重大突破，在免疫相关疾病发病机制和治疗策略方面也获得重要进展。此文中，我们将梳理2019年国内外免疫学在基础理论和临床应用方向的代表性、突出性成果，与大家共同探讨免疫学研究的重大挑战和发展前景，不足之处敬请各位同行批评指正。

1 天然免疫识别与炎症信号调控

病原体入侵机体后，机体依赖模式识别受体(pattern recognition receptors，PRRs)识别病原体的病原相关分子模式(pathogen-associated molecular patterns，PAMPs)，进而激活下游信号通路诱导炎症因子和I型干扰素(interferon，IFN)的表达，促进天然免疫细胞成熟和功能活化，启动抗感染免疫应答和炎症反应。近期研究在天然免疫的新型识别、活化和调控机制方面取得突破。

1.1天然免疫识别 天然免疫应答和炎症反应的启动依赖于天然免疫细胞对入侵病原体成分或危险信号的识别。天然免疫启动及发生过程中，局部免疫微环境中的物理或化学因素会发生明显改变，如温度、pH值、渗透压、氧浓度等。2019年诺贝尔生理学或医学奖授予了哈佛医学院达纳-法伯癌症研究所的William G.Kaelin,Jr.，牛津大学和弗朗西斯·克里克研究所的Peter J.Ratcliffe 以及美国约翰霍普金斯大学医学院的Gregg L.Semenza三位科学家，表彰他们在生物体低氧感应和应答方面做出的重大贡献。

免疫微环境中物理因素对于免疫应答的启动和调节发挥关键作用。机械压力是天然免疫细胞在应答过程中必须感知的一种生物因素，然而对于机械压力如何调节免疫反应，人们知之甚少。Solis等[1]近期发现，周期性静水压(cyclical hydrostatic pressure，CHP)能够通过激活离子通道PIEZO1引发炎症反应，并阐述了其中的分子机制。髓系细胞缺失PIEZO1的小鼠在细菌感染或自身免疫性肺纤维化的情况下表现出肺部炎症明显减弱。机制研究表明，CHP作用下，PIEZO1引发单核细胞中钙离子内流和转录因子AP-1依赖的endothelin-1 (EDN1)表达，EDN1信号活化后促进低氧诱导因子(hypoxia-inducible factor，HIF)1α的稳定，引发IL-1β和CXCL10等炎症因子的产生，该通路对于机体抵抗肺部细菌感染和触发肺纤维化过程中的组织损伤至关重要。因而PIEZO1通过感知环境机械压力从而激活天然免疫细胞，以启动炎症反应。该研究揭示了一种不依赖经典PRR信号的天然免疫的新型活化机制[2,3]。而PIEZO1介导的机械力感应在其他细胞如肺泡巨噬细胞介导的天然免疫应答或在肠道免疫和其他组织炎症反应中的作用有待进一步探索。

真核细胞通过选择性自噬的方式识别胞内病原体的过程称为异源自噬(xenophagy)，是宿主天然免疫防御的重要机制。北京生命科学研究所邵峰课题组近期报道了细胞识别胞内细菌并触发自噬通路的分子机制。他们的研究发现，V-ATPase是细胞感知细菌感染造成的膜泡损伤的关键蛋白，其下游招募自噬蛋白 ATG16L1 启动异源自噬。沙门氏菌编码的效应蛋白SopF可以抑制 V-ATPase-ATG16L1 通路进而抑制异源自噬并促进沙门氏菌在体内的扩散与增殖。该研究了揭示了胞内病原体的自噬识别的分子机制，相关成果发表于Cell杂志[4]。

绝大多数DNA病毒感染宿主细胞后释放病毒基因组DNA进入细胞核内，并在核内进行复制，然而细胞核内针对外源DNA的天然免疫识别机制尚不明确。近期，南开大学曹雪涛课题组发现细胞核内的异质性细胞核核糖蛋白A2B1(hnRNPA2B1)能特异性识别病毒DNA，启动对病毒的天然免疫反应。研究发现，hnRNPAB1在DNA病毒感染后发生二聚化，继而在第226位精氨酸位点发生去甲基化，从细胞核转位到细胞质中激活相关通路和干扰素表达。hnRNPA2B1能够促进cGAS、IFI16、STING等DNA识别受体mRNA的N6-甲基腺苷(N6-methyladenosine，m6A)修饰及出核，从而放大和增强这些细胞质中的已知天然免疫分子的效能。该发现揭示了细胞核内的蛋白分子参与天然免疫识别及其信号转导的新机制，为抗病毒治疗与炎症疾病防治提供了新思路和潜在靶标，相关成果发表于Science杂志[5]。此外，浙江大学Dante Neculai课题组报道，NLR家族受体蛋白NOD1和NOD2能够在棕榈酰转移酶ZDHHC5的作用下发生棕榈酰化修饰，从而介导细菌性炎症信号通路的发生，相关成果发表在Science杂志[6]。中国科学技术大学周荣斌课题组发现，共生病毒产生的RNA可被肠道固有层内的抗原提呈细胞表达的RIG-Ⅰ识别并激活天然免疫反应，从而维持肠道上皮内淋巴细胞稳态。研究成果发表于Nature Immunology杂志[7]。

1.2天然免疫信号活化调控 RIG-Ⅰ识别外源性RNA后启动抗病毒免疫应答是天然免疫的重要组成部分。E3泛素连接酶TRIM25和RIPLET(RNF135)在促进RIG-Ⅰ信号激活中发挥关键作用，然而对于其具体的分子机制还不十分清楚。Cadena等人近期揭示了RIPLET参与RIG-Ⅰ信号活化的具体机制。他们发现，在短链dsRNA条件下，RIPLET利用其二聚体结构结合并泛素化纤丝状的RIG-Ⅰ寡聚体；而在长链dsRNA条件下，RIPLET则不依赖于泛素化修饰，而是通过“交叉搭桥”的方式连接RIG-Ⅰ纤丝，诱导RIG-Ⅰ聚集并激活下游抗病毒信号。该研究表明E3连接酶能够直接参与天然免疫受体的寡聚化和配体识别，并揭示了天然免疫细胞感知外来RNA的长度的新型机制[8]。该机制是否存在于其他PRR的配体识别过程中还有待进一步研究。另外，TRIM25介导的RIG-Ⅰ的K63泛素化是RIG-Ⅰ信号活化的关键事件。浙江大学曹雪涛课题组近期在TRIM25活化RIG-Ⅰ信号的具体机制方面取得研究进展。他们发现，一条新的长链非编码RNA Lnczc3h7a能够直接结合TRIM25和活化RIG-Ⅰ，并作为分子支架在病毒感染早期稳定RIG-Ⅰ/TRIM25复合体，促进TRIM25介导的RIG-Ⅰ K63泛素化，促进下游信号转导。该研究提示，宿主RNA能够正向调控天然免疫对于外源性RNA的天然免疫应答和抗病毒天然免疫，相关成果发表于Nature Immunology杂志[9]。

中国科学院生物化学与细胞生物学研究所陈玲玲课题组报道了环形RNA(circRNA)控制抗病毒天然免疫的新型机制。他们发现，在正常情况下，环形RNA通过结合PKR并抑制其活性，避免了PKR过度激活引起免疫反应；而当细胞被病毒感染时，环形RNA被RNase L快速降解进而释放PKR参与细胞的天然免疫炎症反应，相关成果发表于Cell杂志[10]。清华大学林欣课题组[11]和中科院上海生命科学研究院章海兵课题组[12]同时在Nature Communications杂志报道了RIPK1 K63泛素化修饰调控炎症发生的机制。研究表明，RIPK1的K63泛素化修饰可通过调节RIPK1的激酶活性来抑制胚胎发育和炎症发生过程中的细胞死亡，为研究细胞死亡与炎症反应调控提供了新的视角。北京生命科学研究所邵峰课题组揭示了肠致病性大肠杆菌型分泌系统效应蛋白NleB特异性识别并糖基化修饰宿主死亡结构域关键精氨酸以阻断死亡受体信号通路、抑制抗细菌应答的具体机制和结构基础，相关成果发表于Molecular Cell杂志[13]。

1.3炎性复合体活化调控 炎性复合体是在机体抗感染免疫和炎性疾病中发挥重要作用的一类大分子蛋白复合体，通过招募和活化caspase-1启动天然免疫和炎症反应。近期，Science杂志同期两篇论文共同揭示了NLRP1炎性复合体活化的新型机制。Sandstrom等[14]和Chui等[15]同时报道，NLRP1被病原体来源的致死蛋白酶裂解后发生蛋白酶体介导的N末端降解，随后NLRP1的FIIND(function-to-find domain)结构域水解出含有CARD结构域的NLRP1的活性C端，进而活化caspase-1，促进炎症小体组装和下游信号活化。病原体蛋白酶，如福氏志贺菌泛素连接酶分泌的效应物Ipah7.8，能够诱导NLRP1的降解及炎性复合体组装活化。此发现首次揭示了NLRP1的功能性降解，即由降解引发活化的新型机制，而其他含有FIIND结构域的免疫分子是否存在类似机制尚有待研究。上述研究还提出了病原体和宿主天然免疫细胞相互作用的新型机制，即天然免疫细胞除了直接识别病原体成分，还能通过多种方式感知病原体活性成分，为研究天然免疫信号活化提供了重要启示。

1.4天然免疫细胞发育与功能 单核细胞与巨噬细胞的发育分化过程与机制是天然免疫细胞领域重要的科学问题。上海市免疫学研究所Florent Ginhoux和苏冰课题组合作揭示了单核细胞在骨髓中的发育过程以及成体组织巨噬细胞的更新过程，相关论文发表在Cell杂志上[16]。他们通过单细胞测序技术发现单核细胞前体中特异性表达Ms4a3基因，并在此基础上建立了单核细胞和粒细胞示踪模型。利用该模型，证实了骨髓中单核细胞可以通过“髓系祖细胞→粒细胞-单核细胞前体→单核细胞前体→单核细胞”以及“髓系祖细胞→单核-树突状细胞前体→单核细胞”这两条途径产生，同时也阐明了单核细胞在稳态和炎症状态下对组织巨噬细胞的不同贡献。该研究为单核巨噬细胞分化发育过程提供了新的有力证据。

树突状细胞(dendritic cells,DC)是一类重要的天然免疫细胞，在激活机体抗病原体免疫应答及维持自身免疫耐受过程中发挥关键性调控作用。关于DC功能活化调控机制的研究是免疫学研究的热点。RNA的m6A修饰在真核生物中广泛存在，通过影响RNA 剪切、稳定性及翻译等调控RNA代谢，从而影响基因表达。m6A修饰及其相关蛋白在DC功能调控中的作用逐渐被揭示。Han等[17]发现，m6A修饰是调控DC天然免疫功能的关键因素。溶酶体蛋白酶转录本携带大量m6A修饰，被结合蛋白YTHDF1识别并结合后诱导溶酶体组织蛋白酶的翻译，进而抑制DC的抗原交叉提呈功能及抗肿瘤免疫。此外，浙江大学曹雪涛课题组研究表明，RNA甲基化转移酶Mettl3介导的m6A修饰通过改变mRNA翻译水平促进DC的功能活化。Mettl3介导的m6A修饰能够促进CD80、CD40和Tirap转录本翻译，从而促进DC介导的T细胞应答和增强TLR4信号触发的炎症细胞因子表达。研究成果发表于Nature Communications杂志[18]。上述研究揭示了m6A修饰介导的RNA代谢在DC天然免疫应答及炎症中的重要作用，有助于解释与DC密切相关的炎症性疾病、肿瘤等的发生机制，为设计和探索疾病新型治疗方法提供了思路与依据。

自然杀伤细胞(natural killer cells，NK细胞)是机体重要的天然免疫细胞，在机体抗肿瘤和抗感染过程中发挥关键作用。近期研究在寻找IL-15诱发的NK细胞活化的信号机制方面取得进展。Wang等[19]报道，IL-15通过触发AKT磷酸化和转录因子XBP1活化，诱导未折叠蛋白反应(unfolded protein response，UPR)，促进相关基因转录表达。XBP1与转录因子T-bet结合诱导Granzyme B基因转录而增加NK细胞的细胞毒活性，并通过抗凋亡机制维持NK细胞存活。因而IL-15-AKT-XBP1通路对NK细胞存活与功能活化至关重要。Dong等[20]随后的报道也证实XBP1直接靶向活化c-MYC基因，促进NK细胞存活与功能发挥。该研究为NK细胞的增殖与存活调节机制提供了新的解释。

2 T细胞功能调控

2.1T辅助细胞分化与功能 随着研究手段的进步和学科交叉的深入，人们对于Th细胞亚群(Th1、Th2、Th17、Tfh、Th9、Th22等)的认识在不断加深，对于其分化路径、功能特点及作用方式，以及在不同生理、病理状态下的功能意义有了更全面的了解[21-25]。在特殊的病理情况下是否存在新的T细胞亚群或亚亚群是目前的研究热点之一。滤泡辅助性T细胞(T follicular helper cells，Tfh细胞)定位于生发中心滤泡，在促进生发中心的形成、B细胞的分化和抗体亲和力成熟中发挥关键作用，是体液免疫的重要调控细胞亚群。最新研究鉴定了一类新型Tfh细胞亚亚群——分泌IL-13的Tfh(Tfh13)，并揭示了Tfh13细胞在过敏性休克中的重要作用。Gowthaman等[26]发现，在过敏性小鼠及具有过敏症和高IgE的患者体内Tfh13细胞明显增多。Tfh13细胞的表型特征为IL-13hiIL-4hiIL-5hiIL-21lo，表达转录因子BCL6和GATA3。Tfh13对于机体产生高亲和力IgE和过敏性休克的发生是必需的[27]。另外，Caielli等[28]在系统性红斑狼疮(systemic lupus erythematosus，SLE)患者外周血中鉴定出一群新的CXCR3+PD1hiCD4+Th细胞。CXCR3+PD1hiCD4+Th细胞(因表达IL-10，作者命名为Th10)与Tfh细胞的区别在于Th10细胞不表达CXCR5、BCL-6或IL-21。该群细胞分布在SLE外周血和增生性狼疮性肾炎患者的肾小管间质区，产生IL-10，通过表达IL-10和succinate促进B细胞活化，可能与SLE组织破坏及病理变化密切相关。上述研究揭示了T细胞分化的新途径，提示了治疗过敏性疾病及自身免疫性疾病的新策略。然而，关于这些新型细胞亚群与其他Th细胞在分化发育与功能效应上的差异及其具体分子机制还有待进一步研究。

2.2调节性T细胞分化与功能 调节性T细胞(regulatory T cells，Treg细胞)具有负向免疫调节作用，在免疫应答和炎症反应中发挥重要的免疫抑制作用。然而，Treg细胞并不是一群分化方向及功能特点固化的单一细胞亚群，在不同的炎症时期或部位中，Treg细胞呈现出动态、可塑的表型及功能。近年来Treg细胞的可塑性和异质性是研究的热点之一。近期，Ichikawa等[29]发现，组织定居记忆性T细胞(tissue-resident memory T cells，TRM细胞)在慢性的抗原刺激下会分化成两群细胞，其中CD103loCD4+细胞具有分泌效应性细胞因子、促进炎症反应和肺纤维化的效应，而另一群CD103hiFoxp3+CD4+Treg细胞具有免疫抑制效应，抑制CD103loTRM细胞的炎症效应[30]。Treg细胞对肿瘤浸润淋巴细胞的抑制是肿瘤免疫逃逸及抗肿瘤免疫失败的重要原因。Sawant等[31]针对肿瘤微环境中Treg细胞异质性展开了研究。他们发现，肿瘤浸润局部存在两群Treg细胞，IL-10+Treg细胞和IL-35+Treg细胞，此两群细胞能够通过转录因子BLIMP-1 促进肿瘤浸润性CD8+细胞的抑制性受体表达，引发细胞耗竭[32]。此外，北京大学人民医院栗占国课题组开展了低剂量IL-2在SLE治疗中的临床研究，证明了该药在SLE的疗效及安全性，并发现该治疗可能与Treg细胞扩增和NK细胞活化有关[33]。相关成果发表在Annals of the Rheumatic Diseases杂志。

2.3CD8+T细胞分化与功能 细胞毒性T细胞(cytotoxic T cells，CTL)是机体抗肿瘤和抗病毒感染的关键效应细胞。然而持续抗原刺激可导致CTL分化形成耗竭性T细胞(exhausted T cells，Tex细胞)。Tex细胞表现出杀伤活力降低，产生TNF等效应因子降低，而高表达抑制性受体PD-1等。目前，逆转T细胞耗竭或回输活性T细胞在T细胞肿瘤免疫治疗中显示出良好效果，而关于Tex如何形成的分子机制尚不清楚。近期，发表在Nature、Nature Immunology和PNAS杂志的五篇研究论文报道，转录因子TOX(thymocyte selection-associated high mobility group box)是Tex细胞分化的关键调控因子[34-38]。研究发现，持续的TCR信号通过NFAT信号促进TOX表达。TOX能够从转录水平和表观水平促进Tex相关基因转录表达，促进Tex细胞分化。在体内实验中，TOX基因敲除能够增强CAR-T的肿瘤治疗效果，TOX基因杂合缺失能够促进T细胞的抗肿瘤能力，提示TOX蛋白可能成为新型肿瘤免疫治疗的重要靶标[39]。

3 B细胞分化与活化

3.1B1和B2细胞分化 B淋巴细胞通过产生抗体介导机体体液免疫应答，是机体抵抗微生物感染的关键因素。B细胞根据其分化路径可分为B1细胞和B2细胞。B1细胞主要存在于新生儿体内，非特异性地识别广泛的病原体和自身抗原，而B2细胞则参与经典的特异性抗体应答。B1细胞被认为属于天然免疫系统，而B2细胞负责适应性免疫。以往研究表明两类细胞可能起源于不同的祖细胞，然而近期的一项研究对这一观点提出了挑战。Graf等[40]发现，B2细胞在被操纵表达B1细胞典型自身反应性受体(B1 cell-typical self-reactive BCR)后能够重编程为B1细胞。因而B2细胞除了能向浆细胞和记忆性B细胞分化外，还具有向B1细胞分化的潜能。B1和B2细胞的起源问题是B细胞研究领域的关键问题，他们究竟分化自不同祖细胞，还是后天依赖于BCR发生的转化还有待更全面、更直接的证据加以明确和证实[41]。

3.2BCR信号活化 B细胞通过其表面表达的B细胞受体(BCR)识别抗原信号，下游促进B细胞成熟活化，最终促进抗体生成以清除入侵病原体。抗原与BCR结合后触发B淋巴细胞活化的调控机制尚不清楚。清华大学刘万里课题组近期深入阐述了BCR结合抗原后触发信号活化后的具体分子机制，相关成果发表在Elife杂志[42]。结合活细胞内蛋白质定点标记技术和荧光共振能量转移技术，他们发现，BCR信号活化后，IgM型BCR(IgM-BCR)中膜结合免疫球蛋白(mIg)分子内部发生了特定的构象变化；而IgG型BCR(IgG-BCR)中mIg分子与Igα/β之间的距离发生了显著变化。这些构象变化与BCR信号活化强度密切相关。该研究为抗原结合启动BCR介导的B淋巴细胞活化的机制提供了新的解释。

3.3记忆性B细胞分化 B细胞完成初次免疫应答后，可分化为长期生成抗体的浆细胞储存于骨髓，以及处于静息状态的记忆性B细胞(memory B cell)。记忆性B细胞再次接触特异性抗原后能够快速、大量产生高亲和力抗体，高效激活机体的体液免疫发挥保护性作用。然而浆细胞和记忆性B细胞在不同组织部位如何快速介导抗体生成及诱导保护性体液免疫尚不十分清楚。Oh等[43]近期报道，循环记忆性B细胞，而非浆细胞，是女性生殖道抗体的主要来源。研究利用小鼠生殖器疱疹感染模型证实，原发性感染不会在女性生殖道固有层产生浆细胞。相反，在疱疹病毒二次感染后，循环记忆性B细胞以CXCR3依赖性的方式进入阴道黏膜，并快速向生殖道管腔分泌病毒特异性IgG2b、IgG2c和IgA，帮助机体抵御病毒感染。

另外，尚不清楚是否存在组织驻留的记忆性B细胞(resident memory B cells，BRM 细胞)，对他们的表型和功能特征也不明确。近期，Allie等[44]证实肺部感染能够诱导肺部形成BRM细胞，并对机体抵抗流感病毒感染发挥重要作用。肺部BRM细胞的组建依赖于肺局部遇到抗原，与循环系统记忆性B细胞表型不同之处在于，BRM高表达CXCR3。肺BRM细胞的分化来源于组织局部而非淋巴结细胞，在二次感染后比系统记忆性B细胞更快地产生抗流感抗体。上述研究阐明了记忆性B细胞发挥保护性作用的具体机制，为新型高效疱疹病毒疫苗、流感病毒疫苗的研制提供了重要启示。

4 代谢与免疫调控

免疫细胞的不同成熟及活化状态伴随着胞内代谢通路的显著改变，而代谢酶、代谢分子也对免疫细胞发育分化和免疫应答过程产生多样的调节作用。葡萄糖、氨基酸和脂肪等的代谢通路与免疫信号之间发生复杂而精密的相互调控，共同决定免疫平衡和稳态调节，并最终影响疾病发生发展。

4.1代谢与免疫信号活化 RIG-Ⅰ样受体(RIG-Ⅰ-like receptors，RLR)识别胞内病原体RNA后发生构象变化并定位至线粒体，与RLR通路关键信号分子MAVS相互作用，传导下游信号，促进Ⅰ型IFN表达，介导抗病毒天然免疫。RLR信号受到多种机制的调控，然而胞内代谢分子如何参与调控RLR信号和IFN产生尚不清楚。近期研究发现，糖酵解产物乳酸能够通过影响MAVS功能活化，抑制RLR信号活化和抗病毒免疫[45]。Zhang等[45]发现，RLR信号激活会引起糖酵解下调，而抑制糖酵解过程能够促进IFN产生。RLR信号抑制糖酵解的机制在于MAVS活化后与糖酵解酶己糖激酶(hexokinase)解离而使其活性下降。而糖酵解反过来抑制RLR信号的原因在于糖酵解产物乳酸能够直接靶向结合MAVS，影响其线粒体定位和功能活化，从而影响下游信号激活和IFN产生。该研究首次提出了糖酵解与RLR信号的交叉调控和具体机制，为病毒感染性疾病的干预与治疗提供潜在靶点。

另一项研究则发现胞内糖酵解产物乳酸能够作为底物促进组蛋白乳酰化修饰(histone lactylation)，进而调控基因表达[46,47]。Zhang等[46]发现，胞内乳酸转化为乳酰辅酶A后，在组蛋白转移酶p300的催化下被募集到组蛋白赖氨酸上，进而调控基因转录表达。该发现首次提出了组蛋白赖氨酸乳酰化修饰作为一种表观修饰调控基因转录活化，揭示了代谢过程影响基因表达的新模式。该研究以巨噬细胞为模型，发现LPS诱导的M1巨噬细胞极化后期才出现组蛋白乳酰化的升高，该过程与组织修复相关基因Arg1的表达升高同步。因而组蛋白乳酰化可能作为一个“乳酸时钟”(lactate clock)，在病原体刺激后期促进损伤修复以维持机体稳态，而不影响前期的炎症应答。组蛋白乳酰化作为一种组蛋白修饰被发现对于生物的表观遗传及代谢调控研究具有重要意义，而该修饰具体的生化分子机制，如其对组蛋白修饰位点的选择性、相关的修饰酶及去修饰酶，及其在更多生理、病理过程中的功能也值得进一步发掘。

4.2代谢与免疫细胞功能 TLR信号刺激下，巨噬细胞和DC等天然免疫细胞如何通过代谢通路和免疫信号的相互调控来发挥特定的天然免疫功能，调控炎症反应是该领域的重要科学问题。近期，浙江大学王迪课题组和武汉大学吴英亮课题组合作在Molecular Cell杂志上报道了一碳代谢在LPS诱发的巨噬细胞活化和炎症反应中的调控功能。他们发现，LPS刺激条件下，糖酵解支路包括磷酸戊糖途径和丝氨酸合成途径，以及丝氨酸/甘氨酸/一碳代谢网络迅速增强，进而葡萄糖、氨基酸、核苷酸代谢物能够协同促进S-腺苷甲硫氨酸(S-adenosylmethionine，SAM)的产生，进而通过表观途径(H3K36三甲基化)促进IL-1β基因转录表达，促进炎症反应[48]。此外，近期的另外一项研究则揭示了DC如何通过改变胞内信号通路来应对细胞外源性脂肪酸(fatty acid，FA)刺激，从而调控TLR触发的炎症应答平衡过程。Mogilenko等[49]报道，FA刺激能够通过改变胞内代谢通路加剧TLR触发的炎症反应过程。其机制在于，在TLR刺激后期，FA能够抑制DC的糖酵解水平以增加线粒体mtROS生成，下游触发UPR反应，促进炎症细胞因子IL-23的表达，造成炎症的持续。若无FA刺激，TLR刺激后期则由于糖酵解的上升使炎症得以消退并终止。上述研究揭示了天然免疫炎症过程中代谢信号和PRR刺激交叉调控影响炎症结局的新型机制。然而，在更多的DC功能状态中，如TGF-β诱导的耐受性DC、特定组织或病理情况下的不同DC亚群中代谢状态的改变及其发挥的作用和发生机制还值得进一步探索。

巨噬细胞中，由代谢酶iNOS和arginase 1介导的两条L-精氨酸代谢通路分别调控IFN-γ和IL-4介导的巨噬细胞活化，而L-精氨酸的另一条代谢途径——肌酸代谢在巨噬细胞中的功能尚不清楚。清华大学胡小玉课题组近期揭示了L-精氨酸代谢产物肌酸在巨噬细胞活化中免疫调节作用。他们发现，肌酸能以ATP非依赖的方式抑制IFN-γ/JAK/STAT1信号活化，从而抑制下游基因iNOS表达和抗细菌感染免疫应答；另一方面肌酸能够以ATP依赖的染色质重塑来维持IL-4关键靶基因Arginase1表达，增强IL-4介导的巨噬细胞活化，促进嗜酸性粒细胞招募和损伤修复。研究揭示了L-精氨酸的iNOS、arginase 1和肌酸三条代谢通路形成的免疫代谢网络在巨噬细胞活化与极化中的调控作用，为巨噬细胞免疫代谢的研究提供了新的视角，相关成果发表Immunity杂志上[50]。

5 肿瘤发生机制和肿瘤免疫治疗

5.1肿瘤免疫微环境 研究肿瘤免疫微环境中不同免疫细胞的功能状态和相互作用对于深入揭示肿瘤发展和肿瘤逃逸的具体机制，开发新型肿瘤免疫治疗方案具有重要意义。北京大学张泽民课题组与首都医科大学附属北京世纪坛医院彭吉润课题组等合作，在单细胞水平上描绘了肝癌免疫微环境的动态特征，相关论文发表于Cell杂志[51]。该研究结合两种单细胞测序技术，对肝癌患者的癌组织、癌旁组织、淋巴结、外周血和腹水五种组织的CD45+免疫细胞进行了转录组检测。主要发现包括：在肿瘤微环境中鉴定出一群新的LAMP3+DC，具有从肿瘤组织向淋巴结迁移的功能，并能调控多种淋巴细胞亚群的免疫应答；肿瘤相关巨噬细胞(tumor-associated macrophages，TAMs)的特征基因SLC40A1和GPNMB与肿瘤患者不良预后有关。该研究揭示了肝癌微环境中不同免疫细胞的状态和功能特征，为肿瘤机制研究以及新型临床检测与治疗方案开发提供了新的思路。

B淋巴细胞是淋巴结主要的组成细胞之一，能通过转化成浆细胞分泌抗体执行体液免疫功能，然而对于其在肿瘤淋巴结转移微环境中的功能知之甚少。近期，海军军医大学顾炎等揭示了肿瘤驯化的B细胞能够通过分泌靶向肿瘤抗原HSPA4的病理性抗体促进乳腺癌淋巴结转移。病理性抗体能够结合HSPA4的糖基化位点，抗体交联引起HSPA4结合膜蛋白ITGB5的激活，募集并促进酪氨酸激酶SRC的磷酸化，从而激活下游NF-κB通路，激活上调靶基因HIF1α及COX2的表达。HIF1α促进肿瘤细胞表达趋化因子受体CXCR4，而COX2介导的PGE2分泌则诱导淋巴结基质细胞分泌趋化因子SDF1α，从而促进肿瘤转移前微环境形成并诱导肿瘤细胞向引流淋巴结的迁移。研究阐明了B细胞及抗体介导的体液免疫在淋巴结转移前微环境形成及肿瘤淋巴结转移中的重要功能。相关成果发表于Nature Medicine杂志上[52]。

NK细胞在机体抗肿瘤应答中发挥重要作用，NK细胞功能失调与肿瘤免疫逃逸的具体关联和机制尚不清楚。中国科学技术大学魏海明和田志刚课题组合作发现，肝癌浸润的NK细胞发生线粒体断裂而失去抗肿瘤功能，揭示了一种肿瘤免疫逃逸的新机制，研究成果发表于Nature Immunology杂志[53]。他们发现，肿瘤微环境中的低氧环境能够持续激活NK细胞的mTOR-Drp1信号，诱发线粒体断裂，从而降低NK细胞的抗肿瘤活性。该研究从代谢角度揭示了肿瘤微环境损伤NK细胞活性的新机制，为基于NK细胞的肿瘤免疫治疗提供了新思路。

5.2肿瘤免疫治疗 肿瘤细胞表达PD-L1并通过结合表达在T细胞上的PD-1受体抑制T细胞功能，从而抑制抗肿瘤免疫应答。靶向PD-L1/PD-1的免疫检查点治疗能够活化机体肿瘤免疫，有效抑制肿瘤生长，成为肿瘤免疫治疗的重要方向。如何优化和改善免疫检查点治疗效果、提高治疗的适应范围、消除某些肿瘤对该疗法的抵抗是目前的研究热点。近期研究从不同角度揭示了PD-L1/PD-1的免疫检查点治疗的免疫学机制，揭示了肿瘤免疫治疗的新靶标和新策略[54-58]。

肿瘤中浸润的Treg细胞可抑制效应T细胞功能而抑制抗肿瘤免疫应答，促进肿瘤的免疫逃逸。消除或逆转肿瘤浸润Treg细胞的免疫抑制功能是改善肿瘤免疫治疗效果的关键因素。近期的研究找到了解除肿瘤Treg细胞免疫抑制功能的关键靶点CBM复合体。Di Pilato等[59]发现，阻断肿瘤浸润Treg细胞的CBM(CARMA1-BCL10-MALT1)信号复合体，可以使抑制性的Treg细胞活化NF-κB，分泌炎症因子IFN-γ，进而引起巨噬细胞活化和肿瘤细胞上调MHCⅠ类分子，最终解除Treg细胞的免疫抑制作用，促进抗肿瘤免疫应答。抗PD-1和敲除Treg细胞CARMA1两者联合可以更有效地抑制肿瘤生长。同样，抗PD-1和MALT1抑制剂Mepazine联合使用可以显著增强抗肿瘤效果[60]。

研究肿瘤发生过程中T细胞功能缺陷(dysfunction)或耗竭(exhaustion)的分子机制是寻找肿瘤免疫治疗新靶标的关键。近期，清华大学董晨课题组报道，转录因子NR4A1是导致T细胞耗竭的关键蛋白。肿瘤浸润的耗竭CD8+T细胞高表达NR4A1。过表达NR4A1能够抑制效应性T细胞分化，而敲除NR4A1能够消除T细胞耐受、增强CD8+T细胞的效应功能，提高机体抗肿瘤能力。该研究揭示了NR4A1在调控T细胞耐受及耗竭中的重要作用，研究成果发表于Nature杂志[61,62]。同期杂志的另一篇报道也证实NR4A能够抑制T细胞的抗肿瘤应答，敲除NR4A的CART具有更强的肿瘤治疗效果[63]，表明NA4A可能为肿瘤免疫治疗的新型靶标。

NK细胞的抗肿瘤活性依赖于其表面活化性受体(包括CD16/FcγRIIa、NKG2D、NKP30、NKP44和NKP46)和抑制性受体功能的平衡调控。开发针对自然杀伤细胞关键效应分子的抗体、阻断剂等正成为肿瘤免疫治疗的热点方向。Gauthier等[64]的最新研究报道了新型的抗肿瘤分子——一种以NKp46为靶点的多功能自然杀伤细胞接合器。他们发明了一种三功能NK细胞接合器(natural killer cell engagers，NKCE)，同时靶向NK细胞上的两种活性受体NKp46和CD16以及一种肿瘤特异性抗原。NKCE在体外实验中比临床治疗抗体产生更为强大的抗肿瘤效应，而在实体瘤和侵袭性肿瘤的小鼠模型中也能有效地控制肿瘤生长。该研究证实NKCE能够有效地利用NK细胞发挥抗肿瘤活性，对于新型肿瘤免疫治疗的研究开发具有重要意义[65]。

6 结语

免疫学研究在人类与传染病的斗争中萌发，随着微生物学、分子生物学的发展不断取得重大理论和关键科学问题的突破。当今，免疫学与生命科学及医学广泛交叉融合，并广泛服务于临床诊疗和高科技产业，理论体系更加完善，社会效益日益突出。新型的技术手段的突破与应用大力推动了免疫学发展，如高通量测序技术、单细胞测序技术、体内动态失踪技术等，使得人们对于免疫学本质的认识更为宏观而深刻。相信，随着认识的不断深入和技术的不断进步，免疫细胞发育起源、免疫识别、应答和调节、免疫记忆形成等一系列免疫学的根本性、关键性科学问题将会不断被破解，并最终促进人们对于免疫相关疾病发病机制的认识及新型疾病防控策略的研发。