2020年国内外免疫学研究重要进展①

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，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信作者发表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、中国医学科学院免疫治疗中心主任、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、《中国免疫学杂志》名誉主编、Cellular and Molecular Immunology共同主编，任Cell、Immunity等杂志编委。主要从事天然免疫与炎症基础研究、肿瘤免疫治疗应用研究。主编《医学免疫学》本科生、研究生全国统编教材。

2020年是人类历史上不平凡的一年， 对于免疫学发展而言也是极为重要的一年。突如其来的新型冠状病毒肺炎(coronavirus disease 2019，COVID-19)在世界范围内广泛传播，给人类生命安全和身体健康带来巨大威胁。我国的疫情防控工作取得了重大战略成果，但世界范围内疫情尚未结束，这一人类未知的全新病毒及其感染对生命科学及医学研究发起了重大挑战。在此背景下，多国免疫学工作者聚力攻关，围绕新型冠状病毒SARS-CoV-2与机体免疫系统的相互作用展开深入研究，发现了人体免疫系统抵抗SARS-CoV-2感染的关键机制，为疫苗设计、新型抗病毒药物研发、疾病的防控治疗提供了关键思路和证据。与此同时，免疫学领域的基础理论研究和转化应用等也保持持续发展，在宿主抗病原体天然免疫应答、免疫与代谢的交叉调节、免疫应答的表观遗传调控、神经免疫炎症、肿瘤免疫治疗等方面取得了诸多突破性成果。本文将综述COVID-19的免疫应答、炎症反应及疾病病理研究领域的突出进展以及其他免疫学基础理论和转化应用方向的代表性成果，共同展望免疫学领域的重大挑战和前沿方向，文中难免有疏漏和不足之处，敬请各位同行批评指正！

1 COVID-19：免疫应答、炎症反应及疾病病理

2020年，由SARS-CoV-2引起的COVID-19在全球广泛流行，给人类身体健康和生命安全造成严重威胁。我国科学家第一时间开展COVID-19基础和临床研究，为全面认识疾病的病原学特征、流行病学规律、免疫学和病理学机制、建立和优化疾病诊疗方案奠定了重要基础[1-4]。

SARS-CoV-2感染后刺激机体引发天然免疫应答及适应性免疫应答，触发一系列炎症反应及病理过程[5]。病毒与宿主免疫系统的相互作用是决定COVID-19疾病进展及严重程度的重要因素。有效的免疫应答将清除病毒感染细胞、中和或抑制入侵病毒、控制炎症、修复损伤、维持机体稳态；免疫应答失衡将导致免疫细胞过度活化及聚集、细胞因子风暴、肺部炎症放大，甚至引发多器官炎症损伤和衰竭[6]。

1.1天然免疫 SARS-CoV-2通过其S(spike)蛋白受体结合结构域(receptor binding domain，RBD)结合血管紧张素转换酶2(angiotensin converting enzyme 2，ACE2)进入肺上皮细胞，并依赖丝氨酸蛋白酶TMPRSS2启动S蛋白[7]。病毒感染和复制导致上皮细胞释放大量损伤相关模式分子(damage-associated molecular patterns，DAMP)，如ATP、ASC寡聚体，和病原相关分子模式(pathogen-associated molecular patterns，PAMP)分子，如病毒RNA，共同激活局部巨噬细胞及上皮细胞释放炎症细胞因子和趋化因子。高水平的趋化因子和炎症细胞因子招募并活化更多单核细胞、巨噬细胞及T细胞从循环进入感染局部，导致弥漫性肺泡损伤、透明膜形成及肺泡壁弥漫性增厚，引发肺部炎症[8-10]。重症COVID-19患者血清中炎症细胞因子水平显著升高，包括IL-6、IL-1β、IL-2、IL-8、IL-17、G-CSF、GM-CSF、IP10、MCP1、MIP1α等[11]。血清IL-6和TNF水平与疾病严重程度及死亡率相关[12]。急性时相蛋白(acute phase proteins，APP)在COVID-19患者血清中也普遍升高，包括SAA1(serum amyloid A-1)、SAA2(serum amyloid A-2)、SAA4(serum amyloid A-24)、CRP(C-reactive protein)等，以及补体蛋白C6(complement 6)、CFB(complement factor B)、攻膜复合体(membrane attack complexes，MAC)等[13-14]。提示炎症细胞因子和补体在COVID-19剧烈炎症反应中的重要作用，靶向相关蛋白可能在疾病治疗中发挥作用。

单细胞测序研究揭示COVID-19患者上呼吸道和外周循环中免疫细胞的变化特征：支气管肺泡中含有大量促炎症FCN1+SPP1+单核细胞来源巨噬细胞，上呼吸道巨噬细胞高表达CCL2、CCL3等趋化因子以及IL-8、IL-1β等炎症细胞因子，而在外周循环中，外周血单个核细胞(peripheral blood mononuclear cells，PBMC)高表达IL-6受体IL-6R和IL-6ST，进一步说明COVID-19高度活化天然免疫炎症反应[15-17]。

另一方面，与普通呼吸系统病毒感染相比，SARS-CoV-2感染导致机体抗病毒基因转录表达降低，表现为Ⅰ-IFN、Ⅲ-IFN、ISGs水平普遍较低[18]。重症和危重患者中高度受损的Ⅰ-IFN反应与持续的血液病毒载量和加剧的炎症反应相关[19]。部分重症患者TLR3/IRF7通路关键蛋白发生先天性功能缺失[20]。急性SARS-CoV-2感染导致树突状细胞(dendritic cells,DC)数量减少、功能受损， cDC/pDC比例上升，继而引发RBD及N蛋白(nucleocapsid protein，NP)特异性T细胞应答受损[21]。

上述研究表明，SARS-CoV-2感染一方面可趋化天然免疫细胞，引发炎症反应；细胞浸润和细胞因子风暴，触发肺部炎症，另一方面可抑制机体抗病毒免疫应答，引发病毒免疫逃逸，但其利用何种机制抑制抗病毒免疫、受损的抗病毒免疫与亢进的炎症反应是否存在交叉调控、如何在疾病治疗过程中选择性激活抗病毒免疫并抑制炎症风暴值得进一步研究。

1.2T细胞免疫 COVID-19患者T细胞数明显减少、辅助性T细胞和调节性T细胞均低于正常水平[22-24]。COVID-19重症患者T细胞功能耗竭标志物PD-1、CTLA4、TIGIT表达升高，并缺乏有效的克隆扩增[25-27]。肺间质单个核细胞，尤其是淋巴细胞大量浸润，提示T细胞可能从外周血定位至外周组织抵抗病毒感染[28]。COVID-19恢复期患者T细胞数得以恢复，细胞耗竭标志物表达下降，存留大量SARS-CoV-2特异性CD4+T细胞和CD8+T细胞，且T细胞应答水平与SARS-CoV-2中和性抗体相关[29-30]。与重症患者相比，中度感染患者CD8+T细胞表达更高水平的组织驻留记忆性T细胞标志物[15]。提示SARS-CoV-2病毒感染可引发T细胞功能耗竭、抑制抗病毒T细胞免疫，而随着病毒被清除，T细胞数量和功能可部分恢复。

此外，健康人群T细胞对SARS-CoV-2存在交叉反应性，SARS的结构蛋白、其他冠状病毒的S蛋白以及动物冠状病毒的非结构蛋白均可能引起SARS-CoV-2特异性T细胞交叉反应[31-33]。这种预存免疫及交叉反应性是否影响人群对SARS-CoV-2易感性尚未明确。SARS-CoV-2感染如何引起T细胞减少及功能耗竭、T细胞改变能否作为预判COVID-19疾病发病程度或疫苗反应性的标志物、靶向作用于T细胞在疫苗研发、疾病治疗中有何作用有待进一步研究。

1.3抗体应答 SARS-CoV-2感染后的1～2周可检测到血清抗体产生，包括针对 S蛋白、NP的IgG和IgM，以及可能比IgM出现更早的针对S蛋白的IgA[34-35]。患者康复数月后仍能检测到抗体，但抗体维持的水平和时间不完全一致，可能与疾病严重程度与个体免疫差异有关[36-39]。康复患者血清在COVID-19临床治疗中发挥积极作用，提示抗体对SARS-CoV-2感染具有一定保护作用[40]。但某些患者抗体滴度与疾病严重程度呈正相关，提示SARS-CoV-2感染后可能存在抗体增强效应(antibody-dependent enhancement，ADE)[41-43]。

冠状病毒依靠S蛋白进入细胞，SARS-CoV-2和SARS-CoV的S蛋白高度相似，与ACE2亲和力也相似[44]。针对SARS-CoV的单抗和多抗对SARS-CoV-2存在交叉反应性[45]。在未感染SARS-CoV-2的个体中检测到SARS-CoV-2 S蛋白反应性抗体，在儿童和青少年中尤其普遍[46]，且COVID-19爆发前样本也可检测到可识别SARS-CoV-2 ORF1的抗体，提示人群中存在针对SARS-CoV-2的预存抗体[46-48]。抗体水平、病毒载量与疾病转归的因果关联、抗体在COVID-19发生发展的特定阶段发挥的特定作用有待进一步发掘，相关研究对于流行病学决策、抗体药物研发、疫苗设计具有重要指导意义。

1.4免疫防治 针对SARS-CoV-2感染机制及COVID-19免疫炎症机理的研究为研发新型有效的COVID-19免疫防治方法提供理论基础。在最短时间内开发有效、安全的疫苗成为控制COVID-19大流行的最重要手段。通过治疗性抗体靶向作用于病毒或阻断病毒感染以及针对炎症不同阶段抑制炎症发生、扭转免疫紊乱对控制COVID-19病情发展、减少脏器损伤具有重要作用。

1.4.1疫苗 疫苗是人类抵抗传染病最为有效的手段。通过疫苗，人类消灭了天花，有效控制了乙型肝炎、结核病、流行性脑脊髓膜炎、麻疹等传染性疾病的传播。世界卫生组织发布的《COVID-19候选疫苗规划草案》(https://www.who.int/publications/m/item/draft-landscape-of-covid-19-candidate-vaccines)显示，截至2020年11月12日，全球164种新冠病毒在研疫苗处于临床前评估阶段，48种进入临床试验阶段，11种进入Ⅲ期临床试验阶段。我国共有13种疫苗进入临床试验，4种进入Ⅲ期临床试验并取得良好效果。各国开展了多种技术平台疫苗的研发，包括减毒活疫苗、重组病毒载体疫苗、灭活病毒疫苗、蛋白亚单位疫苗、病毒样颗粒疫苗和核酸疫苗(包括mRNA疫苗和质粒DNA疫苗)等[49]。基于病毒结构和功能特点，大部分疫苗含有编码SARS-CoV-2的S蛋白包含S1或RBD组分，通过诱导相应区域的抗原特异性免疫反应发挥预防作用。

目前，2款mRNA疫苗(mRNA-1273、BNT162 mRNA)已进入Ⅲ期临床试验阶段，其主要原理是将编码S蛋白或RBD的mRNA与脂质纳米粒载体复合后传递至宿主细胞进行翻译表达，2款mRNA疫苗均可刺激宿主产生强烈的抗体应答的T细胞反应[50-51]。

我国研发的基于S蛋白的人腺病毒5载体疫苗(adenovirus type-5-vectored COVID-19 vaccine，Ad5-nCoV)是全球首个进入临床试验阶段并公布结果的COVID-19疫苗，该疫苗安全可耐受，目前在俄罗斯、巴基斯坦等国家开展Ⅲ期临床试验[52-53]。我国研发的灭活疫苗也已进入Ⅲ期临床试验阶段，显示出良好的安全性和耐受性，可刺激机体产生有效的免疫应答[54-55]。

1.4.2抗体药物 抗体药物是抵御病毒性传染病的有效手段，在COVID-19治疗中具有良好效果和巨大前景，统计数据(https://chineseantibody.org/covid-19-track)显示，截至2020年11月28日，全球共有针对SARS-CoV-2不同结构成分共56个靶点的198个抗体药物在研[56]。大多数在研抗体以SARS-CoV-2 S蛋白为靶点，其他靶点包括炎症细胞因子及其受体，如GM-CSF、IL-6、IL-6R等。目前已有2款单抗药物获批，包括印度批准的CD6单抗Itolizumab(ALZUMAb®)用于治疗COVID-19导致的中度至重度急性呼吸窘迫综合征及细胞因子释放综合征，以及俄罗斯批准的IL-6R单抗Levilimab(Ilsira®)用于治疗COVID-19重症患者。

全人源化抗体可减少异源性抗体在人体内引起的排斥反应，在COVID-19抗体研发中具有突出优势[57]。JS016是国内首个、国际第二个进入临床试验阶段的重组全人源化单抗，源自COVID-19康复期患者，采用单细胞测序及抗体药物筛选与活性鉴定获得，临床前研究提示其具有良好的中和及阻断活性，可同时预防与治疗COVID-19，目前已进入Ⅱ期临床试验[58]。由北京大学谢晓亮课题组牵头研制，采用高通量单细胞测序技术从COVID-19康复期患者血液中筛选出的中和抗体DXP-593，亲和力高、特异性强，目前已在澳大利亚、美国、巴西等国进入Ⅱ期临床试验[59-60]。抗IL-6R人源化单抗Tocilizumab在重症、危重症COVID-19治疗中可改善预后、降低死亡率，但对中度住院患者的治疗效果有待进一步观察[61-63]。对SARS-CoV-2入侵机理及COVID-19发病机制的深入研究可进一步明确合适的治疗靶点，促进特异性抗病毒抗体药物研发。多靶点、多特异性抗体的研发以及与其他药物的联用可能从阻断或清除病毒、减轻炎症进展和免疫损伤、增强特异性免疫应答等多个角度控制和治疗COVID-19。

2 宿主抗病原体天然免疫应答

天然免疫应答是机体抵抗病毒感染的第一道防线。病原体表达PAMP可被天然免疫细胞的模式识别受体(pattern recognition receptors，PRR)识别，启动天然免疫信号，促进炎症细胞因子、趋化因子及IFN产生。 炎症细胞因子、趋化因子可活化及招募多种炎症细胞并调控适应性免疫应答，清除入侵病原体。近期研究在Toll样受体(toll-like receptors，TLR)介导的抗感染信号活化调控、STING信号活化与功能以及IFN表达的转录后调节等方面取得重要进展。

2.1TLR介导的抗感染信号活化调控 TLR信号在病原体识别及天然免疫活化中发挥关键作用。HEINZ等[64]及SCHMACKE等[65]发现，溶酶体上与SLC15A4蛋白相互作用的TLR适配蛋白TASL是TLR7/TLR8/TLR9信号转导的关键信号分子。TASL蛋白由CXorf21基因诱导产生，对于TLR7/TLR8/TLR9激动剂激活的IRF5活化及其触发的炎症因子及Ⅰ-IFN产生发挥重要作用。经典的天然免疫适配分子STINF、MAVS、TRIF依赖pLxIS基序活化IRF3，TASL也含有1个保守的pLxIS基序，并依赖该基序招募和活化IRF5，提示经典的天然免疫信号中存在1个新的关键性适配蛋白，丰富了对天然免疫信号激活机制的认识。而TASL分子在完整病原体如病毒刺激后的TLR信号活化中是否发挥作用、TASL及SLC15A4分子定位于溶酶体的机制及意义有待进一步研究。

同济大学医学院戈宝学课题组和上海科技大学免疫化学研究所饶子和课题组合作发现，当人体感染结核菌时，结核菌分泌的毒力因子Rv0222被宿主E3泛素化连接酶ANAPC2催化发生K11连接的泛素化，抑制宿主结核菌经TLR2/TRAF6/NF-κB信号触发的天然免疫应答，引发结核菌免疫逃逸，阐述了结核菌利用人体泛素化系统抵御人体免疫系统的逃逸机制，对开发新型有效的抗结核菌药物具有重要意义，相关成果已发表于Nature[66]。

2.2STING信号活化与功能 胞内DNA刺激通过活化STING(stimulator of interferon genes)蛋白促进IFN产生，激活天然免疫应答，在抵抗病原体感染和肿瘤免疫中发挥关键作用。近期研究在STING蛋白的活化机制及其下游效应方面获得新成果。既往研究认为STING主要通过促进IFN产生发挥效应，而WU等[67]近期研究证实STING的非IFN依赖效应在抗病毒及肿瘤逃逸中发挥重要作用，在T细胞中STING的非IFN依赖功能占主导地位，而在巨噬细胞中，STING的IFN依赖功能占主要地位。STING的非IFN依赖功能对于机体抵抗HSV-1感染发挥重要作用，此外，肿瘤通过诱导STING介导的T细胞死亡逃避T细胞杀伤。但STING的非IFN依赖功能的内在机制尚未阐明，是否与其他炎症信号通路、内质网应激或代谢通路相关有待进一步研究。

山东大学赵伟课题组发现，谷胱甘肽过氧化物酶4(glutathione peroxidase 4，GPX4)通过维持胞内脂质氧化还原稳态促进STING激活，揭示了STING活化的新机制，深化了对DNA识别通路及天然免疫启动的认识，为STING活化失衡相关疾病的防治提供了新靶点，相关论文发表于Nature Immuno-logy[68]。中国科学院上海巴斯德研究所肖晖课题组发现，阴离子通道LRRC8/VRAC是cGAMP的转运蛋白，可将病毒感染细胞产生的cGAMP转运至旁观者细胞，激活STING信号并诱导IFN应答，引发抗病毒免疫，展示了机体抵御病毒感染的独特机制，也为疫苗研发和免疫治疗提供了新思路，相关论文发表于Immunity[69-70]。

2.3IFN表达的转录后调节 在IFN发挥抗病毒作用的同时，IFN应答需要得到及时、有效的负向调控，避免过度免疫应答导致的组织损伤。因此，IFN抗病毒免疫的负调控机制是维持机体免疫稳态的关键因素。SCHWERK等[71]近期研究发现，RNA结合蛋白ZAP从转录后水平调控IFN生成，维持抗病毒免疫和机体稳态平衡。ZAP的短亚型ZAP-S在免疫活化后期被诱导表达，结合IFN mRNA的3′UTR区域并介导RNA降解，抑制IFN应答。而ZAP长亚型ZAP-L则保守表达，发挥抗病毒功能。ZAP-S和ZAP-L在病毒感染的不同阶段差异动态表达，发挥相反的调节作用，维持免疫应答的总体平衡稳态。ZAP蛋白调节IFN RNA的具体作用机制尚未明确，其依赖何种具体RNA序列和结构域、是否与某种RNA修饰相关有待进一步阐明。

3 免疫与代谢的交叉调节

免疫与代谢的交叉调节是免疫细胞增殖分化、功能活化的重要调控机制，在免疫平衡、组织稳态、炎症活化等过程中发挥重要作用。免疫细胞的功能变化伴随胞内代谢通路的动态变化，而代谢酶和代谢分子在免疫信号活化调控的各环节发挥重要调控作用。

3.1肠道免疫微环境中的代谢调节 肠道菌群与宿主的相互作用是免疫学研究的热点。肠道免疫微环境产生大量代谢产物，如胆汁酸、胆碱、神经递质、短链脂肪酸等，发挥多样化的生物学功能，如调节肠上皮细胞和免疫细胞功能。代谢物参与调控宿主何种免疫和炎症过程尚未阐明。CAMPBELL等[72]及LISTON等[73]近期围绕胆汁酸在维持肠道稳态的作用取得重要研究进展。通过筛选发现异构脱氧胆酸isoDCA可显著提高调节性T细胞(regulatory T cells，Treg)比例，其机制是通过作用于FXR信号诱导DC抑炎状态及Treg分化，还通过改造小鼠肠道菌群证明在生理条件下生成isoDCA可有效促进肠道Treg产生，提示肠道菌群来源的次级胆汁酸调控肠道稳态的新机制，具有重要生理学和病理学意义，对isoDCA应用于自身免疫性疾病、肠道肿瘤治疗具有指导意义。该研究也提出了值得进一步探究的问题，如除FXR，其他受体是否也参与isoDCA介导的Treg分化、为何isoDCA会作用于DC而非T细胞、肠道是否存在调控其他T细胞亚群分化功能的次级胆汁酸或其他代谢产物等。

另一项研究从表观遗传学角度解析了肠道菌群代谢产物影响肠道免疫平衡的机制。WU等[74]发现，肠道菌群代谢膳食植酸产生的三磷酸肌醇等代谢物可拮抗丁酸盐对肠道组蛋白去乙酰化酶3(histone deacetylase 3，HDAC3)的抑制作用，促进HDAC3活化，从而促进肠道上皮细胞(intestinal epithelial cells，IEC)增殖和损伤修复。该研究证实HDAC3作为重要的表观遗传调控因子可感受肠道微生物代谢产物变化，调控宿主肠道稳态。而HDAC3如何感知代谢变化、如何靶向特定的表观酶分子或代谢通路控制肠道炎症或肿瘤发展有待进一步研究。

3.2免疫细胞死亡的代谢调节 细胞死亡是生命活动的基本现象，也是维持机体稳态的重要机制。细胞死亡触发胞内代谢改变及代谢物产生，最终产生多样化的免疫应答效应及生物学功能。细胞死亡对病原体清除、炎症发生、组织稳态等发挥重要调节作用，在感染性疾病、自身免疫性疾病甚至肿瘤中都有重要作用。近期研究从代谢角度对细胞死亡的免疫功能及炎症调节机制取得新的认识。细胞焦亡属于裂解性死亡，伴随细胞膜破裂、内容物外泄、核固缩或断裂等形态学变化，通过释放DAMP或炎症细胞因子触发或加重炎症反应。近年研究已明确焦亡通路关键分子巨噬细胞在炎症发生时可通过经典和非经典的炎症小体通路活化Caspase-1/11，剪切IL-1β和IL-18前体，Caspase也可通过水解GSDMD释放其N端活性结构域，形成寡聚体在细胞膜打孔，引起细胞膜破裂，释放IL-1β或IL-18。HUMPHRIES等[75]近期研究发现，延胡索酸可对GSDMD特定半胱氨酸进行琥珀酸化修饰，从而抑制其剪切、活化和聚集，阻止焦亡发生。延胡索酸对GSDMD的琥珀酸化可抑制LPS休克及减少实验性自身免疫性脑脊髓炎(experimental autoimmune encephalomyelitis，EAE)发病[76]。该研究首次发现天然存在的焦亡抑制剂延胡索酸，发现了GSDMD新的翻译后修饰类型，并为治疗多发性硬化症药物延胡索酸二甲酯(dimethyl fumarate，DMF)研究提供了新的机制解释。

与坏死性细胞死亡不同，细胞凋亡属于非裂解性死亡，凋亡细胞被巨噬细胞吞噬后可诱导巨噬细胞释放抗炎细胞因子，从而阻断或抑制炎症。但细胞凋亡如何发挥抗炎作用、调节生理病理活动尚未阐明。近期研究绘制了凋亡细胞代谢产物分泌组图谱，并发现凋亡细胞释放的特定代谢产物对周围组织稳定性和免疫应答的影响，系统性地研究了凋亡免疫细胞(包括淋巴细胞和巨噬细胞及不同的凋亡诱导方式)释放的代谢产物，发现该过程并非细胞内容物的被动排空，而是由胞内代谢变化及Caspase介导的细胞膜pannexin1通道开放所引起的对特定代谢物的主动排放过程，凋亡细胞释放的特定代谢产物可影响周围细胞和组织，发挥控制炎症、促进细胞增殖和损伤修复作用。凋亡代谢物的混合物可减轻小鼠急性关节炎和肺移植排斥反应，提示其在免疫相关疾病干预治疗中潜在的应用价值，证实了凋亡细胞在维持细胞膜完整性的同时释放具有抗炎作用的代谢物，提出了凋亡细胞抑制炎症发生的全新分子机制，也为炎症性疾病、自身免疫性疾病的治疗提供了新的思路[77-79]。

4 免疫应答的表观遗传学调控

表观遗传调控机制是在不影响DNA序列的情况下对染色质结构和功能进行调控，影响特定基因的开放或关闭及表达水平，最终影响细胞生命活动。表观调控广泛影响免疫细胞分化发育及功能活化，调节免疫应答及炎症反应的启动、放大及消退，在机体抵抗病原体感染、调控炎症反应、维持免疫稳态过程中发挥重要作用。

表观修饰酶分子在空间和时间上调节基因表达，保证基因正确表达。表观遗传机制在抗感染及炎症反应的不同阶段和时相中如何发挥灵活而多样化的调节功能是该领域的重要研究问题。组蛋白去乙酰化酶(histone deacetylase,HDACs)是染色质修饰酶的超家族，可通过抑制组蛋白乙酰化介导转录沉默。HDAC3与核受体共抑制因子1/2(nuclear receptor corepressors 1/2,NCoR1/2)相互作用发挥催化活性，介导转录沉默，但HDAC3缺失也可导致转录抑制，但机制尚未阐明。NGNYEN等[80]近期研究发现HDAC3在天然免疫过程中发挥促进或抑制2种截然不同的功能，这种功能依赖于HDAC3在不同酶促状态间的转换平衡，在LPS激活的巨噬细胞中，一方面，HDAC3能够在不依赖NCoR1/2的情况下被招募至激活转录因子2(activating transcription factor 2，ATF2)结合位点，通过非经典途径激活炎症基因表达，促进细胞因子产生，另一方面，HDAC3依赖NCoR1/2选择性结合于ATF3结合位点，通过经典的去乙酰化功能抑制TLR信号，为重新认识在肿瘤及炎症性疾病治疗中如何精准靶向HDAC3蛋白或其酶活性功能提供重要的思路和线索。此外，清华大学李海涛课题组在Nature发表论文报道了组蛋白H3.3修饰在增强基因转录中的作用和机制，发现在LPS刺激的巨噬细胞中，刺激诱导的基因发生组蛋白变体H3.3第31位丝氨酸磷酸化(H3.3S31ph)可促进组蛋白甲基转移酶SETD2活性，并“弹出”延伸共抑制因子ZMYND11，促进炎症响应基因快速表达，揭示了转录组蛋白变异体H3.3磷酸化及染色质调节因子的募集和排出在天然免疫细胞中快速启动抗病原体炎症反应的作用[80-81]。

染色质修饰分子与RNA的结合已有报道，但RNA在染色质修饰分子的酶活性及染色质定位中的具体调节机制及生物学作用尚未明确。抑制型复合体(polycomb repressive complex 2，PRC2)是由4个表观分子(EZH2、SUZ12、EED、RBBP4)聚合形成的大型复合体，可介导组蛋白H3的27位赖氨酸(H3K27)甲基化。LONG等[82]在RNA对PRC2复合体的功能调控作用方面取得突破，提示RNA在调控PRC2基因组分布和准确修饰组蛋白中的核心作用。通过RNA酶 RNaseA干预及功能分离突变(取消了PRC2和RNA结合能力，仅保留PRC2的复合体形成、染色质结合及酶活性)实验，证实RNA对PRC2和染色质结合发挥关键桥梁作用，且RNA与PRC2的相互作用对于PRC2的H3K27me3修饰及基因抑制功能及干细胞向心肌细胞发育分化是必要的，首次明确了RNA在PRC2染色质定位和干细胞功能调控中的关键作用[83]。而RNA与PRC2复合体各组分的结合是否具有差异化的结构特点及功能效应，不同RNA类型如mRNA、lncRNA对表观调控复合体的作用以及该机制在免疫细胞功能和活化过程中的作用值得进一步挖掘。BAJAJ等[84]利用全基因组CRISPR-Cas9筛选鉴定出了RNA结合蛋白Staufen2是侵袭性慢性髓系白血病的关键调节因子，并通过eCLIP和RNA测序证实Staufen2可广泛调节染色质结合因子，如LSD/KDM 家族分子，触发广泛的组蛋白甲基化，揭示了RNA结合蛋白Staufen2通过控制表观因子在髓系恶性肿瘤中的重要作用，验证了CRISPR体内筛选技术在寻找恶性肿瘤治疗靶点中的有效作用。

5 神经免疫炎症

神经系统和免疫系统的相互作用近年受到广泛关注。神经系统疾病的炎症和病理机制及神经系统对免疫应答的调节机制是神经免疫和神经炎症领域的研究热点。

神经系统可直接感受环境抗原或危险信号的刺激，将信号传递给免疫细胞，进而调控免疫应答和组织稳态[85-86]。肠黏膜是机体吸收营养、抵御感染的关键场所，具有丰富的淋巴组织和神经组织。肠道如何协调和控制免疫和炎症的相互调节以优化营养吸收、维持屏障功能是肠道神经免疫研究的重点问题。SEILLET等[87]和TALBOT等[88]研究发现，摄食行为通过激活肠道神经元调控3型先天淋巴细胞(group 3 innate lymphoid cell，ILC3)维持肠道稳态。研究发现，摄入食物可激活血管活性肠肽(vasoac-tive intestinal peptide，VIP)神经元，进而通过VIPR2刺激ILC3分泌IL-22，维持肠道屏障功能[87-89]。此外，LAI等[90]近期研究证实，肠道神经元可发挥肠道屏障功能，帮助机体抵抗沙门氏菌感染。肠道内伤害感受器神经元可调节派氏淋巴结M细胞密度，限制细菌入侵，同时可调节肠道共生菌分节丝状菌水平，帮助机体抵抗沙门氏菌感染，揭示了肠道神经元抵抗细菌感染、维持肠道稳态的作用[91-92]。

免疫应答和炎症反应异常与癫痫、神经退行性疾病、神经精神疾病、周围神经系统、神经系统肿瘤以及衰老等神经系统疾病密切相关。近期研究利用新型技术手段更为系统、直观地揭示了阿尔兹海默症(Alzheimer′s disease，AD)中免疫细胞网络的活化和调节机制。CHEN等[93]利用空间转录组分析发现，淀粉样斑块可在其周围组织中引发斑块诱导基因(plaque-induced gene，PIG)网络及少突胶质细胞基因(oligodendrocyte genes，OLIGs)反应，上述基因调控网络引发补体系统氧化应激反应、抗原提呈、溶酶体途径及免疫炎症反应，进而触发AD等神经退行性疾病，还利用原位测序从单细胞水平层面在小鼠和人类体内证实了上述反应，提示由淀粉样斑块引发的免疫细胞协同作用是引发AD的关键因素，为解析AD和其他脑部疾病的细胞网络失调提供了新的研究方法和思路。对PIG和OLIG网络中免疫相关基因与神经系统互相作用机制的进一步研究将为神经系统疾病治疗提供新的思路和靶点。

6 肿瘤免疫治疗

过去一年中，研究者对肿瘤免疫学基础理论的认识逐渐深入，对肿瘤免疫治疗新方法、新思路的探索迅速发展，获得了巨大飞跃。免疫检查点抗体疗法在各类实体肿瘤和血液肿瘤中取得了新成果，临床适应症不断拓宽，显著改善患者预后、延长生存期。嵌合抗原受体(chimeric antigen receptor，CAR)T细胞治疗技术不断创新，在减少毒副作用、实体肿瘤治疗方面取得了突破。新的肿瘤治疗产品不断涌现，CAR-NK细胞治疗、表观基因治疗展现出良好前景。

6.1CAR-T细胞治疗 表达的CAR-T在B细胞肿瘤中取得显著疗效。最新一项Ⅱ期临床试验结果显示，抗CD19 CAR-T细胞疗法在KTE-X19复发或难治性套细胞淋巴瘤患者中的疗效更加持久。对60例患者进行初步疗效分析，93%有客观反应、67%完全缓解[94]。而CAR-T细胞疗法在治疗过程中产生的细胞因子释放综合征和神经毒性限制了其临床效果和广泛应用。鉴定新型有效的CAR-T靶点、改善回输CAR-T细胞在体内的存活和效果、减轻治疗的毒副作用是进一步提高CAR-T细胞肿瘤治疗效果的关键。REINHARD等[95]近期发现，癌细胞表面抗原CLDN6可作为实体肿瘤CAR-T细胞治疗靶点。同时，CAR-T细胞增强性RNA疫苗(CAR-T cell amplifying RNA vaccine，CARVac)可有效改善CLDN6-CAR-T的实体肿瘤治疗效果，为采用CAR-T细胞治疗实体肿瘤提供了新的策略[96]。此外，中科院上海生化与细胞所许琛琦团队和北京大学医学部黄超兰团队合作，通过开发基于质谱的绝对定量蛋白质组新方法，发现部分CD3ε ITAM存在单磷酸化，并可通过招募Csk抑制TCR信号。CD3ε-CAR可提高CAR-T细胞的存活持续性，提高抗肿瘤效果并减少过多的细胞因子产生，相关成果发表于Cell[97-98]。上述研究发展了新的CAR-T细胞靶点和策略，有望为血液肿瘤和实体肿瘤治疗提供新思路和新方法。

6.2CAR-NK细胞治疗 NK细胞在机体抗肿瘤免疫应答中发挥关键作用。NK细胞以MHC不依赖的方式识别和杀伤肿瘤细胞，识别范围宽、亲和力高、免疫应答快速，具有巨大的肿瘤免疫治疗潜力。各种来源的活化性NK细胞，包括CAR-NK细胞、干细胞来源NK细胞、脐带血NK细胞、NK细胞系、适应性NK细胞和细胞因子诱导的记忆样NK细胞不断被用于肿瘤免疫治疗[99-100]。CAR-NK细胞疗法在肿瘤治疗研究中不断取得新进展。一项CAR-NK细胞临床试验(NCT03056339)结果显示，在11例复发或难治性CD19阳性肿瘤患者中，大多数患者对CAR-NK细胞治疗有反应，治疗血液系统肿瘤的有效率达到73%(8/11)，且未出现严重毒性反应，该研究从脐带血中分离NK细胞，使之表达靶向CD19的CAR，并进行了IL-15和Caspase-9基因改造，以提高输注NK细胞的增殖存活率，结果表明靶向CD19的 CAR-NK治疗在无细胞因子释放综合征或神经毒性的情况下效果更好[101]。除CD19外，靶向NKG2D、CD7、CD33的CAR-NK细胞肿瘤治疗研究也处于临床试验阶段[102]。此外，新的NK-92细胞系被设计为靶向PD-L1、IL-2和CD16高亲和力的CAR，称为PD-L1靶向haNK细胞，在临床前研究中显示出良好的抗肿瘤效果[103-104]。通过辅助方法进一步增强NK细胞的扩增、存活及效应有望为CAR-NK细胞免疫治疗带来新的突破。

6.3表观遗传与肿瘤治疗 基因表达的表观遗传学调控与癌症发生发展密切相关。肿瘤细胞的基因表达受表观遗传机制严密调控，并利用表观遗传机制引发免疫逃逸。针对或靶向表观基因组，包括DNA甲基化及组蛋白修饰的表观遗传药物或表观遗传治疗成为肿瘤治疗的重要研究方向[105]。

BET(bromodomain and extraterminal domain)家族蛋白的2个bromodomains结构域是其结合染色质、促进基因转录的关键结构，可特异性识别乙酰化赖氨酸残基的保守蛋白结构域，介导染色质重塑和转录调控，是多种免疫相关疾病，如癌症、慢性炎症、自身免疫病等的表观遗传治疗靶点。但pan-BET抑制剂在多种疾病中的治疗作用限制了其在肿瘤治疗中的临床应用，同时混淆了对各bromodomains独立功能的认识。Science同期2篇论文对BET蛋白的2个bromodomains(BD1和BD2)的功能和靶向效应进行了研究。GILAN等[106]发现，稳态基因表达主要依赖于BD1，而炎症诱导的基因表达依赖于BD1和BD2。BD1抑制剂可类似pan-BET抑制剂发挥肿瘤抑制效应，而BD2抑制剂可抑制炎症和自身免疫性疾病。FAIVRE等[107]开发了选择性靶向BD2的抑制剂ABBV-744，并发现其在前列腺癌中表现出抗肿瘤作用，且对基因转录的调节更具有选择性。上述研究有助于深入认识BD1和BD2在基因表观控制中的作用和开发更为具体、精准的BET靶向治疗方法[108-110]。

表观遗传治疗作为肿瘤的辅助治疗手段受到越来越多的关注，阐明其具体作用机制有利于开发更为有效的肿瘤治疗方法。LU等[111]近期研究发现，在原发性肺癌、乳腺癌和食管癌手术切除后，小剂量的辅助表观遗传治疗通过对髓源性抑制细胞(myeloid-derived suppressor cells，MDSCs)的选择性作用破坏转移前肿瘤微环境，抑制肺转移瘤形成和生长。采用小剂量DNA甲基转移酶抑制剂阿扎胞苷和HDAC抑制剂恩提诺特进行术后辅助治疗，可降低趋化因子受体CCR2和CXCR2表达，进而抑制MDSC运输，促进MDSC向间质巨噬细胞分化，从而破坏转移前微环境，揭示了表观遗传治疗破坏转移前微环境的作用机制，有望为癌症治疗提供新的辅助方法[112]。

7 总结

免疫学研究对于揭示包括COVID-19、肿瘤等免疫相关重大疾病的免疫应答及炎症反应的规律、深入认识疾病发生及病理损伤的内在机制、寻找有效的疾病治疗手段及疫苗设计开发具有重要意义。利用高通量、高精度的技术手段可精确阐述免疫应答的细胞和分子机制，整合多学科、多领域的思路，全面揭示免疫系统应对内外环境变化的动态改变，免疫学研究将为推动生命科学和医学进步、促进人类健康做出更大贡献。