劉 娟 曹雪濤

(海軍軍醫(yī)大學免疫學研究所暨醫(yī)學免疫學國家重點實驗室，上海 200433)

劉 娟，海軍軍醫(yī)大學免疫學研究所，教授。2007年本科畢業(yè)于北京大學醫(yī)學部臨床醫(yī)學專業(yè)，同年師從海軍軍醫(yī)大學免疫學研究所曹雪濤院士攻讀免疫學專業(yè)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信作者發(fā)表SCI科研論文和綜述10篇。獲得國家自然科學基金優(yōu)秀青年科學基金、中國科協(xié)“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?，F(xiàn)任南開大學校長、中國醫(yī)學科學院免疫治療中心主任、海軍軍醫(yī)大學醫(yī)學免疫學國家重點實驗室主任，任亞大地區(qū)免疫學聯(lián)盟秘書長、中國生物醫(yī)學工程學會理事長。任《中國腫瘤生物治療雜志》主編、《中華醫(yī)學雜志》主編、《中國免疫學雜志》名譽主編、Cellular and Molecular Immunology共同主編，任Cell、Immunity等雜志編委。主要從事天然免疫與炎癥基礎研究、腫瘤免疫治療應用研究。主編《醫(yī)學免疫學》本科生、研究生全國統(tǒng)編教材。

2020年是人類歷史上不平凡的一年， 對于免疫學發(fā)展而言也是極為重要的一年。突如其來的新型冠狀病毒肺炎(coronavirus disease 2019，COVID-19)在世界范圍內廣泛傳播，給人類生命安全和身體健康帶來巨大威脅。我國的疫情防控工作取得了重大戰(zhàn)略成果，但世界范圍內疫情尚未結束，這一人類未知的全新病毒及其感染對生命科學及醫(yī)學研究發(fā)起了重大挑戰(zhàn)。在此背景下，多國免疫學工作者聚力攻關，圍繞新型冠狀病毒SARS-CoV-2與機體免疫系統(tǒng)的相互作用展開深入研究，發(fā)現(xiàn)了人體免疫系統(tǒng)抵抗SARS-CoV-2感染的關鍵機制，為疫苗設計、新型抗病毒藥物研發(fā)、疾病的防控治療提供了關鍵思路和證據(jù)。與此同時，免疫學領域的基礎理論研究和轉化應用等也保持持續(xù)發(fā)展，在宿主抗病原體天然免疫應答、免疫與代謝的交叉調節(jié)、免疫應答的表觀遺傳調控、神經(jīng)免疫炎癥、腫瘤免疫治療等方面取得了諸多突破性成果。本文將綜述COVID-19的免疫應答、炎癥反應及疾病病理研究領域的突出進展以及其他免疫學基礎理論和轉化應用方向的代表性成果，共同展望免疫學領域的重大挑戰(zhàn)和前沿方向，文中難免有疏漏和不足之處，敬請各位同行批評指正！

1 COVID-19：免疫應答、炎癥反應及疾病病理

2020年，由SARS-CoV-2引起的COVID-19在全球廣泛流行，給人類身體健康和生命安全造成嚴重威脅。我國科學家第一時間開展COVID-19基礎和臨床研究，為全面認識疾病的病原學特征、流行病學規(guī)律、免疫學和病理學機制、建立和優(yōu)化疾病診療方案奠定了重要基礎[1-4]。

SARS-CoV-2感染后刺激機體引發(fā)天然免疫應答及適應性免疫應答，觸發(fā)一系列炎癥反應及病理過程[5]。病毒與宿主免疫系統(tǒng)的相互作用是決定COVID-19疾病進展及嚴重程度的重要因素。有效的免疫應答將清除病毒感染細胞、中和或抑制入侵病毒、控制炎癥、修復損傷、維持機體穩(wěn)態(tài)；免疫應答失衡將導致免疫細胞過度活化及聚集、細胞因子風暴、肺部炎癥放大，甚至引發(fā)多器官炎癥損傷和衰竭[6]。

1.1天然免疫 SARS-CoV-2通過其S(spike)蛋白受體結合結構域(receptor binding domain，RBD)結合血管緊張素轉換酶2(angiotensin converting enzyme 2，ACE2)進入肺上皮細胞，并依賴絲氨酸蛋白酶TMPRSS2啟動S蛋白[7]。病毒感染和復制導致上皮細胞釋放大量損傷相關模式分子(damage-associated molecular patterns，DAMP)，如ATP、ASC寡聚體，和病原相關分子模式(pathogen-associated molecular patterns，PAMP)分子，如病毒RNA，共同激活局部巨噬細胞及上皮細胞釋放炎癥細胞因子和趨化因子。高水平的趨化因子和炎癥細胞因子招募并活化更多單核細胞、巨噬細胞及T細胞從循環(huán)進入感染局部，導致彌漫性肺泡損傷、透明膜形成及肺泡壁彌漫性增厚，引發(fā)肺部炎癥[8-10]。重癥COVID-19患者血清中炎癥細胞因子水平顯著升高，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水平與疾病嚴重程度及死亡率相關[12]。急性時相蛋白(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，以及補體蛋白C6(complement 6)、CFB(complement factor B)、攻膜復合體(membrane attack complexes，MAC)等[13-14]。提示炎癥細胞因子和補體在COVID-19劇烈炎癥反應中的重要作用，靶向相關蛋白可能在疾病治療中發(fā)揮作用。

單細胞測序研究揭示COVID-19患者上呼吸道和外周循環(huán)中免疫細胞的變化特征：支氣管肺泡中含有大量促炎癥FCN1+SPP1+單核細胞來源巨噬細胞，上呼吸道巨噬細胞高表達CCL2、CCL3等趨化因子以及IL-8、IL-1β等炎癥細胞因子，而在外周循環(huán)中，外周血單個核細胞(peripheral blood mononuclear cells，PBMC)高表達IL-6受體IL-6R和IL-6ST，進一步說明COVID-19高度活化天然免疫炎癥反應[15-17]。

另一方面，與普通呼吸系統(tǒng)病毒感染相比，SARS-CoV-2感染導致機體抗病毒基因轉錄表達降低，表現(xiàn)為Ⅰ-IFN、Ⅲ-IFN、ISGs水平普遍較低[18]。重癥和危重患者中高度受損的Ⅰ-IFN反應與持續(xù)的血液病毒載量和加劇的炎癥反應相關[19]。部分重癥患者TLR3/IRF7通路關鍵蛋白發(fā)生先天性功能缺失[20]。急性SARS-CoV-2感染導致樹突狀細胞(dendritic cells,DC)數(shù)量減少、功能受損， cDC/pDC比例上升，繼而引發(fā)RBD及N蛋白(nucleocapsid protein，NP)特異性T細胞應答受損[21]。

上述研究表明，SARS-CoV-2感染一方面可趨化天然免疫細胞，引發(fā)炎癥反應；細胞浸潤和細胞因子風暴，觸發(fā)肺部炎癥，另一方面可抑制機體抗病毒免疫應答，引發(fā)病毒免疫逃逸，但其利用何種機制抑制抗病毒免疫、受損的抗病毒免疫與亢進的炎癥反應是否存在交叉調控、如何在疾病治療過程中選擇性激活抗病毒免疫并抑制炎癥風暴值得進一步研究。

1.2T細胞免疫 COVID-19患者T細胞數(shù)明顯減少、輔助性T細胞和調節(jié)性T細胞均低于正常水平[22-24]。COVID-19重癥患者T細胞功能耗竭標志物PD-1、CTLA4、TIGIT表達升高，并缺乏有效的克隆擴增[25-27]。肺間質單個核細胞，尤其是淋巴細胞大量浸潤，提示T細胞可能從外周血定位至外周組織抵抗病毒感染[28]。COVID-19恢復期患者T細胞數(shù)得以恢復，細胞耗竭標志物表達下降，存留大量SARS-CoV-2特異性CD4+T細胞和CD8+T細胞，且T細胞應答水平與SARS-CoV-2中和性抗體相關[29-30]。與重癥患者相比，中度感染患者CD8+T細胞表達更高水平的組織駐留記憶性T細胞標志物[15]。提示SARS-CoV-2病毒感染可引發(fā)T細胞功能耗竭、抑制抗病毒T細胞免疫，而隨著病毒被清除，T細胞數(shù)量和功能可部分恢復。

此外，健康人群T細胞對SARS-CoV-2存在交叉反應性，SARS的結構蛋白、其他冠狀病毒的S蛋白以及動物冠狀病毒的非結構蛋白均可能引起SARS-CoV-2特異性T細胞交叉反應[31-33]。這種預存免疫及交叉反應性是否影響人群對SARS-CoV-2易感性尚未明確。SARS-CoV-2感染如何引起T細胞減少及功能耗竭、T細胞改變能否作為預判COVID-19疾病發(fā)病程度或疫苗反應性的標志物、靶向作用于T細胞在疫苗研發(fā)、疾病治療中有何作用有待進一步研究。

1.3抗體應答 SARS-CoV-2感染后的1～2周可檢測到血清抗體產生，包括針對 S蛋白、NP的IgG和IgM，以及可能比IgM出現(xiàn)更早的針對S蛋白的IgA[34-35]?；颊呖祻蛿?shù)月后仍能檢測到抗體，但抗體維持的水平和時間不完全一致，可能與疾病嚴重程度與個體免疫差異有關[36-39]?？祻突颊哐逶贑OVID-19臨床治療中發(fā)揮積極作用，提示抗體對SARS-CoV-2感染具有一定保護作用[40]。但某些患者抗體滴度與疾病嚴重程度呈正相關，提示SARS-CoV-2感染后可能存在抗體增強效應(antibody-dependent enhancement，ADE)[41-43]。

冠狀病毒依靠S蛋白進入細胞，SARS-CoV-2和SARS-CoV的S蛋白高度相似，與ACE2親和力也相似[44]。針對SARS-CoV的單抗和多抗對SARS-CoV-2存在交叉反應性[45]。在未感染SARS-CoV-2的個體中檢測到SARS-CoV-2 S蛋白反應性抗體，在兒童和青少年中尤其普遍[46]，且COVID-19爆發(fā)前樣本也可檢測到可識別SARS-CoV-2 ORF1的抗體，提示人群中存在針對SARS-CoV-2的預存抗體[46-48]?？贵w水平、病毒載量與疾病轉歸的因果關聯(lián)、抗體在COVID-19發(fā)生發(fā)展的特定階段發(fā)揮的特定作用有待進一步發(fā)掘，相關研究對于流行病學決策、抗體藥物研發(fā)、疫苗設計具有重要指導意義。

1.4免疫防治 針對SARS-CoV-2感染機制及COVID-19免疫炎癥機理的研究為研發(fā)新型有效的COVID-19免疫防治方法提供理論基礎。在最短時間內開發(fā)有效、安全的疫苗成為控制COVID-19大流行的最重要手段。通過治療性抗體靶向作用于病毒或阻斷病毒感染以及針對炎癥不同階段抑制炎癥發(fā)生、扭轉免疫紊亂對控制COVID-19病情發(fā)展、減少臟器損傷具有重要作用。

1.4.1疫苗 疫苗是人類抵抗傳染病最為有效的手段。通過疫苗，人類消滅了天花，有效控制了乙型肝炎、結核病、流行性腦脊髓膜炎、麻疹等傳染性疾病的傳播。世界衛(wèi)生組織發(fā)布的《COVID-19候選疫苗規(guī)劃草案》(https://www.who.int/publications/m/item/draft-landscape-of-covid-19-candidate-vaccines)顯示，截至2020年11月12日，全球164種新冠病毒在研疫苗處于臨床前評估階段，48種進入臨床試驗階段，11種進入Ⅲ期臨床試驗階段。我國共有13種疫苗進入臨床試驗，4種進入Ⅲ期臨床試驗并取得良好效果。各國開展了多種技術平臺疫苗的研發(fā)，包括減毒活疫苗、重組病毒載體疫苗、滅活病毒疫苗、蛋白亞單位疫苗、病毒樣顆粒疫苗和核酸疫苗(包括mRNA疫苗和質粒DNA疫苗)等[49]?；诓《窘Y構和功能特點，大部分疫苗含有編碼SARS-CoV-2的S蛋白包含S1或RBD組分，通過誘導相應區(qū)域的抗原特異性免疫反應發(fā)揮預防作用。

目前，2款mRNA疫苗(mRNA-1273、BNT162 mRNA)已進入Ⅲ期臨床試驗階段，其主要原理是將編碼S蛋白或RBD的mRNA與脂質納米粒載體復合后傳遞至宿主細胞進行翻譯表達，2款mRNA疫苗均可刺激宿主產生強烈的抗體應答的T細胞反應[50-51]。

我國研發(fā)的基于S蛋白的人腺病毒5載體疫苗(adenovirus type-5-vectored COVID-19 vaccine，Ad5-nCoV)是全球首個進入臨床試驗階段并公布結果的COVID-19疫苗，該疫苗安全可耐受，目前在俄羅斯、巴基斯坦等國家開展Ⅲ期臨床試驗[52-53]。我國研發(fā)的滅活疫苗也已進入Ⅲ期臨床試驗階段，顯示出良好的安全性和耐受性，可刺激機體產生有效的免疫應答[54-55]。

1.4.2抗體藥物 抗體藥物是抵御病毒性傳染病的有效手段，在COVID-19治療中具有良好效果和巨大前景，統(tǒng)計數(shù)據(jù)(https://chineseantibody.org/covid-19-track)顯示，截至2020年11月28日，全球共有針對SARS-CoV-2不同結構成分共56個靶點的198個抗體藥物在研[56]。大多數(shù)在研抗體以SARS-CoV-2 S蛋白為靶點，其他靶點包括炎癥細胞因子及其受體，如GM-CSF、IL-6、IL-6R等。目前已有2款單抗藥物獲批，包括印度批準的CD6單抗Itolizumab(ALZUMAb?)用于治療COVID-19導致的中度至重度急性呼吸窘迫綜合征及細胞因子釋放綜合征，以及俄羅斯批準的IL-6R單抗Levilimab(Ilsira?)用于治療COVID-19重癥患者。

全人源化抗體可減少異源性抗體在人體內引起的排斥反應，在COVID-19抗體研發(fā)中具有突出優(yōu)勢[57]。JS016是國內首個、國際第二個進入臨床試驗階段的重組全人源化單抗，源自COVID-19康復期患者，采用單細胞測序及抗體藥物篩選與活性鑒定獲得，臨床前研究提示其具有良好的中和及阻斷活性，可同時預防與治療COVID-19，目前已進入Ⅱ期臨床試驗[58]。由北京大學謝曉亮課題組牽頭研制，采用高通量單細胞測序技術從COVID-19康復期患者血液中篩選出的中和抗體DXP-593，親和力高、特異性強，目前已在澳大利亞、美國、巴西等國進入Ⅱ期臨床試驗[59-60]?？笽L-6R人源化單抗Tocilizumab在重癥、危重癥COVID-19治療中可改善預后、降低死亡率，但對中度住院患者的治療效果有待進一步觀察[61-63]。對SARS-CoV-2入侵機理及COVID-19發(fā)病機制的深入研究可進一步明確合適的治療靶點，促進特異性抗病毒抗體藥物研發(fā)。多靶點、多特異性抗體的研發(fā)以及與其他藥物的聯(lián)用可能從阻斷或清除病毒、減輕炎癥進展和免疫損傷、增強特異性免疫應答等多個角度控制和治療COVID-19。

2 宿主抗病原體天然免疫應答

天然免疫應答是機體抵抗病毒感染的第一道防線。病原體表達PAMP可被天然免疫細胞的模式識別受體(pattern recognition receptors，PRR)識別，啟動天然免疫信號，促進炎癥細胞因子、趨化因子及IFN產生。 炎癥細胞因子、趨化因子可活化及招募多種炎癥細胞并調控適應性免疫應答，清除入侵病原體。近期研究在Toll樣受體(toll-like receptors，TLR)介導的抗感染信號活化調控、STING信號活化與功能以及IFN表達的轉錄后調節(jié)等方面取得重要進展。

2.1TLR介導的抗感染信號活化調控 TLR信號在病原體識別及天然免疫活化中發(fā)揮關鍵作用。HEINZ等[64]及SCHMACKE等[65]發(fā)現(xiàn)，溶酶體上與SLC15A4蛋白相互作用的TLR適配蛋白TASL是TLR7/TLR8/TLR9信號轉導的關鍵信號分子。TASL蛋白由CXorf21基因誘導產生，對于TLR7/TLR8/TLR9激動劑激活的IRF5活化及其觸發(fā)的炎癥因子及Ⅰ-IFN產生發(fā)揮重要作用。經(jīng)典的天然免疫適配分子STINF、MAVS、TRIF依賴pLxIS基序活化IRF3，TASL也含有1個保守的pLxIS基序，并依賴該基序招募和活化IRF5，提示經(jīng)典的天然免疫信號中存在1個新的關鍵性適配蛋白，豐富了對天然免疫信號激活機制的認識。而TASL分子在完整病原體如病毒刺激后的TLR信號活化中是否發(fā)揮作用、TASL及SLC15A4分子定位于溶酶體的機制及意義有待進一步研究。

同濟大學醫(yī)學院戈寶學課題組和上?？萍即髮W免疫化學研究所饒子和課題組合作發(fā)現(xiàn)，當人體感染結核菌時，結核菌分泌的毒力因子Rv0222被宿主E3泛素化連接酶ANAPC2催化發(fā)生K11連接的泛素化，抑制宿主結核菌經(jīng)TLR2/TRAF6/NF-κB信號觸發(fā)的天然免疫應答，引發(fā)結核菌免疫逃逸，闡述了結核菌利用人體泛素化系統(tǒng)抵御人體免疫系統(tǒng)的逃逸機制，對開發(fā)新型有效的抗結核菌藥物具有重要意義，相關成果已發(fā)表于Nature[66]。

2.2STING信號活化與功能 胞內DNA刺激通過活化STING(stimulator of interferon genes)蛋白促進IFN產生，激活天然免疫應答，在抵抗病原體感染和腫瘤免疫中發(fā)揮關鍵作用。近期研究在STING蛋白的活化機制及其下游效應方面獲得新成果。既往研究認為STING主要通過促進IFN產生發(fā)揮效應，而WU等[67]近期研究證實STING的非IFN依賴效應在抗病毒及腫瘤逃逸中發(fā)揮重要作用，在T細胞中STING的非IFN依賴功能占主導地位，而在巨噬細胞中，STING的IFN依賴功能占主要地位。STING的非IFN依賴功能對于機體抵抗HSV-1感染發(fā)揮重要作用，此外，腫瘤通過誘導STING介導的T細胞死亡逃避T細胞殺傷。但STING的非IFN依賴功能的內在機制尚未闡明，是否與其他炎癥信號通路、內質網(wǎng)應激或代謝通路相關有待進一步研究。

山東大學趙偉課題組發(fā)現(xiàn)，谷胱甘肽過氧化物酶4(glutathione peroxidase 4，GPX4)通過維持胞內脂質氧化還原穩(wěn)態(tài)促進STING激活，揭示了STING活化的新機制，深化了對DNA識別通路及天然免疫啟動的認識，為STING活化失衡相關疾病的防治提供了新靶點，相關論文發(fā)表于Nature Immuno-logy[68]。中國科學院上海巴斯德研究所肖暉課題組發(fā)現(xiàn)，陰離子通道LRRC8/VRAC是cGAMP的轉運蛋白，可將病毒感染細胞產生的cGAMP轉運至旁觀者細胞，激活STING信號并誘導IFN應答，引發(fā)抗病毒免疫，展示了機體抵御病毒感染的獨特機制，也為疫苗研發(fā)和免疫治療提供了新思路，相關論文發(fā)表于Immunity[69-70]。

2.3IFN表達的轉錄后調節(jié) 在IFN發(fā)揮抗病毒作用的同時，IFN應答需要得到及時、有效的負向調控，避免過度免疫應答導致的組織損傷。因此，IFN抗病毒免疫的負調控機制是維持機體免疫穩(wěn)態(tài)的關鍵因素。SCHWERK等[71]近期研究發(fā)現(xiàn)，RNA結合蛋白ZAP從轉錄后水平調控IFN生成，維持抗病毒免疫和機體穩(wěn)態(tài)平衡。ZAP的短亞型ZAP-S在免疫活化后期被誘導表達，結合IFN mRNA的3′UTR區(qū)域并介導RNA降解，抑制IFN應答。而ZAP長亞型ZAP-L則保守表達，發(fā)揮抗病毒功能。ZAP-S和ZAP-L在病毒感染的不同階段差異動態(tài)表達，發(fā)揮相反的調節(jié)作用，維持免疫應答的總體平衡穩(wěn)態(tài)。ZAP蛋白調節(jié)IFN RNA的具體作用機制尚未明確，其依賴何種具體RNA序列和結構域、是否與某種RNA修飾相關有待進一步闡明。

3 免疫與代謝的交叉調節(jié)

免疫與代謝的交叉調節(jié)是免疫細胞增殖分化、功能活化的重要調控機制，在免疫平衡、組織穩(wěn)態(tài)、炎癥活化等過程中發(fā)揮重要作用。免疫細胞的功能變化伴隨胞內代謝通路的動態(tài)變化，而代謝酶和代謝分子在免疫信號活化調控的各環(huán)節(jié)發(fā)揮重要調控作用。

3.1腸道免疫微環(huán)境中的代謝調節(jié) 腸道菌群與宿主的相互作用是免疫學研究的熱點。腸道免疫微環(huán)境產生大量代謝產物，如膽汁酸、膽堿、神經(jīng)遞質、短鏈脂肪酸等，發(fā)揮多樣化的生物學功能，如調節(jié)腸上皮細胞和免疫細胞功能。代謝物參與調控宿主何種免疫和炎癥過程尚未闡明。CAMPBELL等[72]及LISTON等[73]近期圍繞膽汁酸在維持腸道穩(wěn)態(tài)的作用取得重要研究進展。通過篩選發(fā)現(xiàn)異構脫氧膽酸isoDCA可顯著提高調節(jié)性T細胞(regulatory T cells，Treg)比例，其機制是通過作用于FXR信號誘導DC抑炎狀態(tài)及Treg分化，還通過改造小鼠腸道菌群證明在生理條件下生成isoDCA可有效促進腸道Treg產生，提示腸道菌群來源的次級膽汁酸調控腸道穩(wěn)態(tài)的新機制，具有重要生理學和病理學意義，對isoDCA應用于自身免疫性疾病、腸道腫瘤治療具有指導意義。該研究也提出了值得進一步探究的問題，如除FXR，其他受體是否也參與isoDCA介導的Treg分化、為何isoDCA會作用于DC而非T細胞、腸道是否存在調控其他T細胞亞群分化功能的次級膽汁酸或其他代謝產物等。

另一項研究從表觀遺傳學角度解析了腸道菌群代謝產物影響腸道免疫平衡的機制。WU等[74]發(fā)現(xiàn)，腸道菌群代謝膳食植酸產生的三磷酸肌醇等代謝物可拮抗丁酸鹽對腸道組蛋白去乙酰化酶3(histone deacetylase 3，HDAC3)的抑制作用，促進HDAC3活化，從而促進腸道上皮細胞(intestinal epithelial cells，IEC)增殖和損傷修復。該研究證實HDAC3作為重要的表觀遺傳調控因子可感受腸道微生物代謝產物變化，調控宿主腸道穩(wěn)態(tài)。而HDAC3如何感知代謝變化、如何靶向特定的表觀酶分子或代謝通路控制腸道炎癥或腫瘤發(fā)展有待進一步研究。

3.2免疫細胞死亡的代謝調節(jié) 細胞死亡是生命活動的基本現(xiàn)象，也是維持機體穩(wěn)態(tài)的重要機制。細胞死亡觸發(fā)胞內代謝改變及代謝物產生，最終產生多樣化的免疫應答效應及生物學功能。細胞死亡對病原體清除、炎癥發(fā)生、組織穩(wěn)態(tài)等發(fā)揮重要調節(jié)作用，在感染性疾病、自身免疫性疾病甚至腫瘤中都有重要作用。近期研究從代謝角度對細胞死亡的免疫功能及炎癥調節(jié)機制取得新的認識。細胞焦亡屬于裂解性死亡，伴隨細胞膜破裂、內容物外泄、核固縮或斷裂等形態(tài)學變化，通過釋放DAMP或炎癥細胞因子觸發(fā)或加重炎癥反應。近年研究已明確焦亡通路關鍵分子巨噬細胞在炎癥發(fā)生時可通過經(jīng)典和非經(jīng)典的炎癥小體通路活化Caspase-1/11，剪切IL-1β和IL-18前體，Caspase也可通過水解GSDMD釋放其N端活性結構域，形成寡聚體在細胞膜打孔，引起細胞膜破裂，釋放IL-1β或IL-18。HUMPHRIES等[75]近期研究發(fā)現(xiàn)，延胡索酸可對GSDMD特定半胱氨酸進行琥珀酸化修飾，從而抑制其剪切、活化和聚集，阻止焦亡發(fā)生。延胡索酸對GSDMD的琥珀酸化可抑制LPS休克及減少實驗性自身免疫性腦脊髓炎(experimental autoimmune encephalomyelitis，EAE)發(fā)病[76]。該研究首次發(fā)現(xiàn)天然存在的焦亡抑制劑延胡索酸，發(fā)現(xiàn)了GSDMD新的翻譯后修飾類型，并為治療多發(fā)性硬化癥藥物延胡索酸二甲酯(dimethyl fumarate，DMF)研究提供了新的機制解釋。

與壞死性細胞死亡不同，細胞凋亡屬于非裂解性死亡，凋亡細胞被巨噬細胞吞噬后可誘導巨噬細胞釋放抗炎細胞因子，從而阻斷或抑制炎癥。但細胞凋亡如何發(fā)揮抗炎作用、調節(jié)生理病理活動尚未闡明。近期研究繪制了凋亡細胞代謝產物分泌組圖譜，并發(fā)現(xiàn)凋亡細胞釋放的特定代謝產物對周圍組織穩(wěn)定性和免疫應答的影響，系統(tǒng)性地研究了凋亡免疫細胞(包括淋巴細胞和巨噬細胞及不同的凋亡誘導方式)釋放的代謝產物，發(fā)現(xiàn)該過程并非細胞內容物的被動排空，而是由胞內代謝變化及Caspase介導的細胞膜pannexin1通道開放所引起的對特定代謝物的主動排放過程，凋亡細胞釋放的特定代謝產物可影響周圍細胞和組織，發(fā)揮控制炎癥、促進細胞增殖和損傷修復作用。凋亡代謝物的混合物可減輕小鼠急性關節(jié)炎和肺移植排斥反應，提示其在免疫相關疾病干預治療中潛在的應用價值，證實了凋亡細胞在維持細胞膜完整性的同時釋放具有抗炎作用的代謝物，提出了凋亡細胞抑制炎癥發(fā)生的全新分子機制，也為炎癥性疾病、自身免疫性疾病的治療提供了新的思路[77-79]。

4 免疫應答的表觀遺傳學調控

表觀遺傳調控機制是在不影響DNA序列的情況下對染色質結構和功能進行調控，影響特定基因的開放或關閉及表達水平，最終影響細胞生命活動。表觀調控廣泛影響免疫細胞分化發(fā)育及功能活化，調節(jié)免疫應答及炎癥反應的啟動、放大及消退，在機體抵抗病原體感染、調控炎癥反應、維持免疫穩(wěn)態(tài)過程中發(fā)揮重要作用。

表觀修飾酶分子在空間和時間上調節(jié)基因表達，保證基因正確表達。表觀遺傳機制在抗感染及炎癥反應的不同階段和時相中如何發(fā)揮靈活而多樣化的調節(jié)功能是該領域的重要研究問題。組蛋白去乙酰化酶(histone deacetylase,HDACs)是染色質修飾酶的超家族，可通過抑制組蛋白乙?；閷мD錄沉默。HDAC3與核受體共抑制因子1/2(nuclear receptor corepressors 1/2,NCoR1/2)相互作用發(fā)揮催化活性，介導轉錄沉默，但HDAC3缺失也可導致轉錄抑制，但機制尚未闡明。NGNYEN等[80]近期研究發(fā)現(xiàn)HDAC3在天然免疫過程中發(fā)揮促進或抑制2種截然不同的功能，這種功能依賴于HDAC3在不同酶促狀態(tài)間的轉換平衡，在LPS激活的巨噬細胞中，一方面，HDAC3能夠在不依賴NCoR1/2的情況下被招募至激活轉錄因子2(activating transcription factor 2，ATF2)結合位點，通過非經(jīng)典途徑激活炎癥基因表達，促進細胞因子產生，另一方面，HDAC3依賴NCoR1/2選擇性結合于ATF3結合位點，通過經(jīng)典的去乙酰化功能抑制TLR信號，為重新認識在腫瘤及炎癥性疾病治療中如何精準靶向HDAC3蛋白或其酶活性功能提供重要的思路和線索。此外，清華大學李海濤課題組在Nature發(fā)表論文報道了組蛋白H3.3修飾在增強基因轉錄中的作用和機制，發(fā)現(xiàn)在LPS刺激的巨噬細胞中，刺激誘導的基因發(fā)生組蛋白變體H3.3第31位絲氨酸磷酸化(H3.3S31ph)可促進組蛋白甲基轉移酶SETD2活性，并“彈出”延伸共抑制因子ZMYND11，促進炎癥響應基因快速表達，揭示了轉錄組蛋白變異體H3.3磷酸化及染色質調節(jié)因子的募集和排出在天然免疫細胞中快速啟動抗病原體炎癥反應的作用[80-81]。

染色質修飾分子與RNA的結合已有報道，但RNA在染色質修飾分子的酶活性及染色質定位中的具體調節(jié)機制及生物學作用尚未明確。抑制型復合體(polycomb repressive complex 2，PRC2)是由4個表觀分子(EZH2、SUZ12、EED、RBBP4)聚合形成的大型復合體，可介導組蛋白H3的27位賴氨酸(H3K27)甲基化。LONG等[82]在RNA對PRC2復合體的功能調控作用方面取得突破，提示RNA在調控PRC2基因組分布和準確修飾組蛋白中的核心作用。通過RNA酶 RNaseA干預及功能分離突變(取消了PRC2和RNA結合能力，僅保留PRC2的復合體形成、染色質結合及酶活性)實驗，證實RNA對PRC2和染色質結合發(fā)揮關鍵橋梁作用，且RNA與PRC2的相互作用對于PRC2的H3K27me3修飾及基因抑制功能及干細胞向心肌細胞發(fā)育分化是必要的，首次明確了RNA在PRC2染色質定位和干細胞功能調控中的關鍵作用[83]。而RNA與PRC2復合體各組分的結合是否具有差異化的結構特點及功能效應，不同RNA類型如mRNA、lncRNA對表觀調控復合體的作用以及該機制在免疫細胞功能和活化過程中的作用值得進一步挖掘。BAJAJ等[84]利用全基因組CRISPR-Cas9篩選鑒定出了RNA結合蛋白Staufen2是侵襲性慢性髓系白血病的關鍵調節(jié)因子，并通過eCLIP和RNA測序證實Staufen2可廣泛調節(jié)染色質結合因子，如LSD/KDM 家族分子，觸發(fā)廣泛的組蛋白甲基化，揭示了RNA結合蛋白Staufen2通過控制表觀因子在髓系惡性腫瘤中的重要作用，驗證了CRISPR體內篩選技術在尋找惡性腫瘤治療靶點中的有效作用。

5 神經(jīng)免疫炎癥

神經(jīng)系統(tǒng)和免疫系統(tǒng)的相互作用近年受到廣泛關注。神經(jīng)系統(tǒng)疾病的炎癥和病理機制及神經(jīng)系統(tǒng)對免疫應答的調節(jié)機制是神經(jīng)免疫和神經(jīng)炎癥領域的研究熱點。

神經(jīng)系統(tǒng)可直接感受環(huán)境抗原或危險信號的刺激，將信號傳遞給免疫細胞，進而調控免疫應答和組織穩(wěn)態(tài)[85-86]。腸黏膜是機體吸收營養(yǎng)、抵御感染的關鍵場所，具有豐富的淋巴組織和神經(jīng)組織。腸道如何協(xié)調和控制免疫和炎癥的相互調節(jié)以優(yōu)化營養(yǎng)吸收、維持屏障功能是腸道神經(jīng)免疫研究的重點問題。SEILLET等[87]和TALBOT等[88]研究發(fā)現(xiàn)，攝食行為通過激活腸道神經(jīng)元調控3型先天淋巴細胞(group 3 innate lymphoid cell，ILC3)維持腸道穩(wěn)態(tài)。研究發(fā)現(xiàn)，攝入食物可激活血管活性腸肽(vasoac-tive intestinal peptide，VIP)神經(jīng)元，進而通過VIPR2刺激ILC3分泌IL-22，維持腸道屏障功能[87-89]。此外，LAI等[90]近期研究證實，腸道神經(jīng)元可發(fā)揮腸道屏障功能，幫助機體抵抗沙門氏菌感染。腸道內傷害感受器神經(jīng)元可調節(jié)派氏淋巴結M細胞密度，限制細菌入侵，同時可調節(jié)腸道共生菌分節(jié)絲狀菌水平，幫助機體抵抗沙門氏菌感染，揭示了腸道神經(jīng)元抵抗細菌感染、維持腸道穩(wěn)態(tài)的作用[91-92]。

免疫應答和炎癥反應異常與癲癇、神經(jīng)退行性疾病、神經(jīng)精神疾病、周圍神經(jīng)系統(tǒng)、神經(jīng)系統(tǒng)腫瘤以及衰老等神經(jīng)系統(tǒng)疾病密切相關。近期研究利用新型技術手段更為系統(tǒng)、直觀地揭示了阿爾茲海默癥(Alzheimer′s disease，AD)中免疫細胞網(wǎng)絡的活化和調節(jié)機制。CHEN等[93]利用空間轉錄組分析發(fā)現(xiàn)，淀粉樣斑塊可在其周圍組織中引發(fā)斑塊誘導基因(plaque-induced gene，PIG)網(wǎng)絡及少突膠質細胞基因(oligodendrocyte genes，OLIGs)反應，上述基因調控網(wǎng)絡引發(fā)補體系統(tǒng)氧化應激反應、抗原提呈、溶酶體途徑及免疫炎癥反應，進而觸發(fā)AD等神經(jīng)退行性疾病，還利用原位測序從單細胞水平層面在小鼠和人類體內證實了上述反應，提示由淀粉樣斑塊引發(fā)的免疫細胞協(xié)同作用是引發(fā)AD的關鍵因素，為解析AD和其他腦部疾病的細胞網(wǎng)絡失調提供了新的研究方法和思路。對PIG和OLIG網(wǎng)絡中免疫相關基因與神經(jīng)系統(tǒng)互相作用機制的進一步研究將為神經(jīng)系統(tǒng)疾病治療提供新的思路和靶點。

6 腫瘤免疫治療

過去一年中，研究者對腫瘤免疫學基礎理論的認識逐漸深入，對腫瘤免疫治療新方法、新思路的探索迅速發(fā)展，獲得了巨大飛躍。免疫檢查點抗體療法在各類實體腫瘤和血液腫瘤中取得了新成果，臨床適應癥不斷拓寬，顯著改善患者預后、延長生存期。嵌合抗原受體(chimeric antigen receptor，CAR)T細胞治療技術不斷創(chuàng)新，在減少毒副作用、實體腫瘤治療方面取得了突破。新的腫瘤治療產品不斷涌現(xiàn)，CAR-NK細胞治療、表觀基因治療展現(xiàn)出良好前景。

6.1CAR-T細胞治療 表達的CAR-T在B細胞腫瘤中取得顯著療效。最新一項Ⅱ期臨床試驗結果顯示，抗CD19 CAR-T細胞療法在KTE-X19復發(fā)或難治性套細胞淋巴瘤患者中的療效更加持久。對60例患者進行初步療效分析，93%有客觀反應、67%完全緩解[94]。而CAR-T細胞療法在治療過程中產生的細胞因子釋放綜合征和神經(jīng)毒性限制了其臨床效果和廣泛應用。鑒定新型有效的CAR-T靶點、改善回輸CAR-T細胞在體內的存活和效果、減輕治療的毒副作用是進一步提高CAR-T細胞腫瘤治療效果的關鍵。REINHARD等[95]近期發(fā)現(xiàn)，癌細胞表面抗原CLDN6可作為實體腫瘤CAR-T細胞治療靶點。同時，CAR-T細胞增強性RNA疫苗(CAR-T cell amplifying RNA vaccine，CARVac)可有效改善CLDN6-CAR-T的實體腫瘤治療效果，為采用CAR-T細胞治療實體腫瘤提供了新的策略[96]。此外，中科院上海生化與細胞所許琛琦團隊和北京大學醫(yī)學部黃超蘭團隊合作，通過開發(fā)基于質譜的絕對定量蛋白質組新方法，發(fā)現(xiàn)部分CD3ε ITAM存在單磷酸化，并可通過招募Csk抑制TCR信號。CD3ε-CAR可提高CAR-T細胞的存活持續(xù)性，提高抗腫瘤效果并減少過多的細胞因子產生，相關成果發(fā)表于Cell[97-98]。上述研究發(fā)展了新的CAR-T細胞靶點和策略，有望為血液腫瘤和實體腫瘤治療提供新思路和新方法。

6.2CAR-NK細胞治療 NK細胞在機體抗腫瘤免疫應答中發(fā)揮關鍵作用。NK細胞以MHC不依賴的方式識別和殺傷腫瘤細胞，識別范圍寬、親和力高、免疫應答快速，具有巨大的腫瘤免疫治療潛力。各種來源的活化性NK細胞，包括CAR-NK細胞、干細胞來源NK細胞、臍帶血NK細胞、NK細胞系、適應性NK細胞和細胞因子誘導的記憶樣NK細胞不斷被用于腫瘤免疫治療[99-100]。CAR-NK細胞療法在腫瘤治療研究中不斷取得新進展。一項CAR-NK細胞臨床試驗(NCT03056339)結果顯示，在11例復發(fā)或難治性CD19陽性腫瘤患者中，大多數(shù)患者對CAR-NK細胞治療有反應，治療血液系統(tǒng)腫瘤的有效率達到73%(8/11)，且未出現(xiàn)嚴重毒性反應，該研究從臍帶血中分離NK細胞，使之表達靶向CD19的CAR，并進行了IL-15和Caspase-9基因改造，以提高輸注NK細胞的增殖存活率，結果表明靶向CD19的 CAR-NK治療在無細胞因子釋放綜合征或神經(jīng)毒性的情況下效果更好[101]。除CD19外，靶向NKG2D、CD7、CD33的CAR-NK細胞腫瘤治療研究也處于臨床試驗階段[102]。此外，新的NK-92細胞系被設計為靶向PD-L1、IL-2和CD16高親和力的CAR，稱為PD-L1靶向haNK細胞，在臨床前研究中顯示出良好的抗腫瘤效果[103-104]。通過輔助方法進一步增強NK細胞的擴增、存活及效應有望為CAR-NK細胞免疫治療帶來新的突破。

6.3表觀遺傳與腫瘤治療 基因表達的表觀遺傳學調控與癌癥發(fā)生發(fā)展密切相關。腫瘤細胞的基因表達受表觀遺傳機制嚴密調控，并利用表觀遺傳機制引發(fā)免疫逃逸。針對或靶向表觀基因組，包括DNA甲基化及組蛋白修飾的表觀遺傳藥物或表觀遺傳治療成為腫瘤治療的重要研究方向[105]。

BET(bromodomain and extraterminal domain)家族蛋白的2個bromodomains結構域是其結合染色質、促進基因轉錄的關鍵結構，可特異性識別乙?；嚢彼釟埢谋Ｊ氐鞍捉Y構域，介導染色質重塑和轉錄調控，是多種免疫相關疾病，如癌癥、慢性炎癥、自身免疫病等的表觀遺傳治療靶點。但pan-BET抑制劑在多種疾病中的治療作用限制了其在腫瘤治療中的臨床應用，同時混淆了對各bromodomains獨立功能的認識。Science同期2篇論文對BET蛋白的2個bromodomains(BD1和BD2)的功能和靶向效應進行了研究。GILAN等[106]發(fā)現(xiàn)，穩(wěn)態(tài)基因表達主要依賴于BD1，而炎癥誘導的基因表達依賴于BD1和BD2。BD1抑制劑可類似pan-BET抑制劑發(fā)揮腫瘤抑制效應，而BD2抑制劑可抑制炎癥和自身免疫性疾病。FAIVRE等[107]開發(fā)了選擇性靶向BD2的抑制劑ABBV-744，并發(fā)現(xiàn)其在前列腺癌中表現(xiàn)出抗腫瘤作用，且對基因轉錄的調節(jié)更具有選擇性。上述研究有助于深入認識BD1和BD2在基因表觀控制中的作用和開發(fā)更為具體、精準的BET靶向治療方法[108-110]。

表觀遺傳治療作為腫瘤的輔助治療手段受到越來越多的關注，闡明其具體作用機制有利于開發(fā)更為有效的腫瘤治療方法。LU等[111]近期研究發(fā)現(xiàn)，在原發(fā)性肺癌、乳腺癌和食管癌手術切除后，小劑量的輔助表觀遺傳治療通過對髓源性抑制細胞(myeloid-derived suppressor cells，MDSCs)的選擇性作用破壞轉移前腫瘤微環(huán)境，抑制肺轉移瘤形成和生長。采用小劑量DNA甲基轉移酶抑制劑阿扎胞苷和HDAC抑制劑恩提諾特進行術后輔助治療，可降低趨化因子受體CCR2和CXCR2表達，進而抑制MDSC運輸，促進MDSC向間質巨噬細胞分化，從而破壞轉移前微環(huán)境，揭示了表觀遺傳治療破壞轉移前微環(huán)境的作用機制，有望為癌癥治療提供新的輔助方法[112]。

7 總結

免疫學研究對于揭示包括COVID-19、腫瘤等免疫相關重大疾病的免疫應答及炎癥反應的規(guī)律、深入認識疾病發(fā)生及病理損傷的內在機制、尋找有效的疾病治療手段及疫苗設計開發(fā)具有重要意義。利用高通量、高精度的技術手段可精確闡述免疫應答的細胞和分子機制，整合多學科、多領域的思路，全面揭示免疫系統(tǒng)應對內外環(huán)境變化的動態(tài)改變，免疫學研究將為推動生命科學和醫(yī)學進步、促進人類健康做出更大貢獻。