徐亞男，郭易難，吳昌鴻，趙勇（.中國科學院大學存濟醫(yī)學院，北京 000；.中國科學院動物研究所膜生物學國家重點實驗室，北京 000；.中國科學院干細胞與再生醫(yī)學創(chuàng)新研究院，北京 000）

進入21 世紀以來，器官移植技術發(fā)展迅速，逐漸成為臨床治療器官終末期衰竭患者的首選方法。與此同時，移植免疫學作為一門伴隨器官移植實踐發(fā)展的實用學科也得到了長足發(fā)展。近兩年來，器官移植領域發(fā)表了許多重要的研究論文，取得了許多前沿研究的進展［1-4］。本文總結盤點了兩年來基礎器官移植免疫學相關領域的研究熱點和前沿進展。

1 免疫抑制劑及新型分子材料的應用

免疫抑制劑的使用依然是臨床器官移植過程中保障移植器官長期存活的重要手段，高效、安全的免疫抑制劑的源頭創(chuàng)新或者現(xiàn)有免疫抑制劑的優(yōu)化一直是移植免疫學研究的重要內容。同時，隨著移植免疫相關交叉學科的發(fā)展，越來越多的新型功能生物材料與技術也逐步應用于器官移植領域，促進器官移植技術的提升。

1.1 免疫抑制劑的應用及其體內遞送方法的優(yōu)化：移植術后常規(guī)免疫抑制劑的大量使用通常造成全身系統(tǒng)性的免疫低下，進而增加患者術后微生物感染、腫瘤發(fā)生的風險。因而新免疫抑制靶點和機制的研究、新型免疫抑制劑的開發(fā)以及通過優(yōu)化遞送方法提高免疫抑制劑的靶向性等研究是當前移植免疫學研究的熱點。

研究發(fā)現(xiàn)，靶向透明質酸（hyaluronic acid，HA）分子抑制劑4-甲基傘形酮 （4-methylumbelliferone，4-MU）在動物移植模型中具有良好的免疫抑制功能。4-MU 通過抑制抗原提呈細胞和T 細胞之間免疫突觸的形成延緩T 細胞的活化，進而降低移植物排斥［5］。DNA 依賴性蛋白激酶催化亞基DNA-PKcs 在體液免疫和細胞免疫應答反應中均發(fā)揮重要功能，研究者發(fā)現(xiàn)通過抑制劑（NU7441）抑制DNA-PKcs 的催化活性顯著降低移植物壞死而延長移植物生存時間。該項研究同時證明了NU7441 對DNA-PKcs 的抑制主要通過對B 細胞活化過程中NF-κB 信號通路的下調實現(xiàn)的［6］?？鼓[瘤藥物CX-5461 是一種選擇性RNA 聚合酶Ⅰ抑制劑，最近有研究報道其在器官移植排斥中的免疫抑制功能。研究發(fā)現(xiàn)CX-5461通過p53-DUSP5 信號軸并拮抗Erk1/2 蛋白激酶活性抑制效應T 細胞的活化并促進調節(jié)性T 細胞的產生［7］。大麻素-2 （cannabinoid 2，CB2），又名O-1996，可以有效抑制小鼠的體外混合淋巴細胞反應，并能在小鼠皮膚移植模型中發(fā)揮顯著的免疫抑制功能，延長同種異基因皮膚移植物的存活時間［8］。阿司匹林（即乙酰水楊酸，acetyl-salicylic acid，ASA）曾被發(fā)現(xiàn)可影響樹突狀細胞的成熟、激活及細胞因子的分泌。最近有研究報道該藥能顯著抑制小鼠同種異基因心臟移植后的免疫排斥反應，并發(fā)現(xiàn)其作用主要通過抑制排斥過程中NF-κB 信號通路介導的樹突狀細胞的成熟［9］。通過抑制樹突狀細胞分化和功能起到免疫抑制效果的免疫調節(jié)劑還包括近期報道的氨基甲酸酯化的促紅細胞生成素衍生物CEPO，研究發(fā)現(xiàn)CEPO 能通過抑制樹突狀細胞的發(fā)育分化和功能顯著促進同種異基因移植物的存活［10］。近期，有研究團隊在非人靈長類大動物器官移植模型中發(fā)現(xiàn)，使用補體C3 抑制劑Cp40 的短時間治療能顯著抑制移植后淋巴細胞的活化和增殖，顯著降低抗供者抗體介導的損傷和補體沉積，延長同種異基因移植物的存活時間［11］。

通過細胞外囊泡（extracellular vesicles，EV）介導靶向性的藥物或者抑制信號的遞送是提高免疫調節(jié)劑效能的重要手段，也是當前移植免疫學研究的熱點之一。有研究團隊構建了同時表達FGL1/PD-L1 的細胞外囊泡，并證實了該囊泡可以顯著延長小鼠心臟移植的存活時間。研究同時發(fā)現(xiàn)該囊泡配合他克莫司可進一步延長移植物的存活時間，且抑制效果較單獨使用他克莫司更好［12］。靶向T 細胞激活過程中內質網應激狀態(tài)的脂質體抑制劑也顯示顯著的免疫抑制效果［13］。此外，PD-L1/CTLA-4 雙靶向胞外納米囊泡［14］、外泌體囊泡介導的定向干擾RNA 遞送［15］等方法均在器官移植動物模型中表現(xiàn)出良好的免疫抑制效果，值得進一步關注和研究?；诩{米微載體的抑制劑包載和遞送技術也在器官移植領域得到研究嘗試，例如裝備他克莫司/嗎替麥考酚脂/潑尼松龍的PLGA 微球（poly lactic-co-glycolic acid）［16］、高效裝載他克莫司的納米顆粒（PLGA-他克莫司-NPs）等［17］。此外，裝載凋亡配體FasL 的瓊脂糖水凝膠顯著提高同種異基因移植的間充質干細胞的存活比例，在動物實驗中具有良好的免疫抑制效果［18］。一種熱敏水凝膠（簡稱mPEG-PLCL）裝載他克莫司后經皮下注射可實現(xiàn)藥物緩釋30 d 左右。在大鼠皮膚移植模型中，該載體水凝膠的應用顯著延長移植皮膚的存活時間，最長可達30 d［19］。

1.2 新型生物材料及新監(jiān)測手段的應用：供體器官在獲取和運輸處理過程中的損傷是造成器官移植失敗或者功能延遲恢復的重要原因之一。2021 年，Nature Biomedical Engineering 雜志介紹了新型聚合物涂層在器官移植過程中的保護作用，得到了廣泛的關注。該研究團隊發(fā)現(xiàn)，器官移植過程中血管內皮上糖萼復合物（glycocalyx）的破壞是器官損傷的重要表現(xiàn)，也是影響器官移植效果的重要因素。據(jù)此，該團隊模擬該復合物合成得到了免疫抑制性的糖聚合物LPG-Q-Sia3Lac。通過灌注，該復合物能涂覆在血管內皮表面，顯著性降低小鼠急性和慢性移植排斥。進一步的研究發(fā)現(xiàn)，該復合物顯著降低移植器官的缺血/再灌注損傷、顯著降低移植后器官中免疫細胞的黏附和浸潤［20］。

在臨床實踐中，移植術后免疫抑制劑的使用和調整直接關系到器官移植物的存活和患者的生活質量。免疫抑制劑的及時監(jiān)測技術的開發(fā)和應用至關重要。有研究團隊開發(fā)了一種基于二硫化鎢納米片的激光解吸電離質譜（LDI-MS）技術的免疫抑制劑檢測新量化方式，實現(xiàn)了高靈敏度和重現(xiàn)性的血樣高通量分析，有望服務于移植后患者免疫抑制藥物處理方案的定制和調整［21］。此外，有研究者報道了一種用于跟蹤評估移植物中巨噬細胞的新方法，成功建立了巨噬細胞在移植物中的浸潤水平與排斥水平的實時監(jiān)測和評估［22］。

2 免疫細胞亞群在器官移植過程中的作用研究

移植免疫學是伴隨器官移植臨床應用發(fā)展起來的一門實用學科，其核心研究內容是器官移植過程中供受體之間相互作用引起免疫應答的機制。免疫細胞是介導器官移植過程中免疫應答反應的主體，免疫細胞的狀態(tài)和行為將直接決定移植物是被受者接受（形成免疫耐受狀態(tài)）還是免疫排斥反應。

2.1 淋巴細胞在器官移植中的作用研究：淋巴細胞在器官移植過程中發(fā)揮至關重要的作用，是移植免疫學研究的中心，其中T 細胞作為介導移植排斥反應的主要效應細胞是移植免疫學的重點研究對象。2021 年The Journal of Clinical Investigation發(fā)表了Ashwell 團隊的研究論文，報道了鈣調神經磷酸酶活性抑制劑（calcineurin inhibitor，CNI）抑制T 細胞應答的新機制［20］。傳統(tǒng)研究認為，CNI 主要通過抑制活化T 細胞核因子（nuclear factor of activated T cells，NFAT）信號通路發(fā)揮對T 細胞活化增殖的抑制功能，而該研究證明了CNI 還能通過阻止淋巴細胞特異性蛋白酪氨酸激酶（lymphocyte cellspecific protein tyrosine kinase，LCK）的去磷酸化修飾以抑制T 細胞受體信號的初始轉導，從而發(fā)揮抑制T 細胞反應的功能［23］。有研究發(fā)現(xiàn)，在器官移植過程中，CD8+T 細胞內源性表達一個抑制性受體FcγR ⅡB，在接受配體信號后，能進一步誘導效應T 細胞的凋亡，從而起到下調免疫應答反應的作用［24-25］。該研究揭示的內源抑制性信號有希望用于器官移植過程中免疫耐受狀態(tài)的誘導處理中。

輔助性T 細胞亞群是近些年來免疫學研究的熱點，在器官移植過程中發(fā)揮重要且復雜多樣的功能［26］。在眾多輔助性T 細胞亞群中，研究發(fā)現(xiàn)濾泡輔助性T 細胞（T follicular helper cells，TFH）的發(fā)育分化是移植后抗供者抗體（donor specific antibody，DSA）產生和增強所必須的，而濾泡調節(jié)性T 細胞（follicular regulatory T cells，Tfr）則反向抑制這一過程［27］。有研究表明，促紅細胞生成素（erythropoietin，EPO）能內源性調節(jié)移植過程中T 細胞依賴的體液免疫應答，EPO 能經由STAT5 信號通路顯著抑制Tfh 的發(fā)育分化，外源添加EPO 能顯著減緩小鼠同種異基因心臟移植中抗體介導的慢性排斥反應［28］。另有研究報道T-bet缺失的二型輔助性T 細胞（helper T cell 2，Th2）具有強烈的免疫抑制功能，該研究發(fā)現(xiàn)敲除T-bet后，Th2 細胞能通過大量分泌IL-10 抑制樹突狀細胞的功能，進而抑制T 細胞活化反應［29］。組織定居的記憶性T 細胞（resident memory T cells，Trm）及其介導的區(qū)域免疫應答在器官移植中的作用是近兩年來研究的熱點之一。有研究報道在臨床器官移植過程中，Trm 可能對不同類型的器官移植具有不同的影響［30-31］。前后發(fā)表在Science Immunology 和Science Advances 上的研究論文證實了Trm 能快速介導小鼠同種異基因器官移植排斥反應［32-33］，值得移植免疫學和臨床器官移植的更多關注和研究。

B 細胞在器官移植中同樣發(fā)揮多種作用，其一方面在活化成漿細胞后分泌DSA 而介導排斥反應，另一方面還能發(fā)揮多種免疫調節(jié)作用［34］。最近，Clark 研究團隊發(fā)表研究論文報道移植腎臟中B 細胞的單細胞轉錄組學測序（scRNAseq）分析的研究成果。該團隊發(fā)現(xiàn)移植腎臟中浸潤的B 細胞表現(xiàn)出天然免疫細胞的特征，并且能廣泛分泌能識別移植環(huán)境中組織特異性抗原或者炎癥相關抗原的抗體（而非只有抗供者抗體），快速介導組織損傷和炎癥發(fā)展，從而加速排斥反應過程［35］。

自然殺傷細胞（natural killer cell，NK）是另一個重要的介導移植排斥的淋巴細胞群體。近期有研究發(fā)現(xiàn)，在小鼠同種異基因心臟移植的慢性排斥反應模型中，抗供者抗體依賴性的NK 細胞受體2D（natural killer cell group 2D，NKG2D）的活化性配體Rae-1 表達水平顯著提高，使用NKG2D的中和抗體能顯著降低移植心臟的血管病變，從而顯著延長移植心臟的存活時間［36］。

2.2 髓系細胞對器官移植的影響：單核/巨噬細胞在器官移植排斥反應中發(fā)揮重要作用，是啟動和調節(jié)排斥反應的重要細胞類型。有研究報道，移植肺臟中的巨噬細胞能在缺血/再灌注損傷誘導活化后進一步被移植物中殘存的內毒素活化并介導早期的移植物損傷反應，為移植物中內毒素殘留與不良預后提供了更具體的機制解釋［37］。2020 年4 月發(fā)表在Nature Communications 上的研究發(fā)現(xiàn)，循環(huán)的單核細胞能在移植局部向血管內皮細胞和巨噬細胞分化，直接促進移植血管的內皮化［38］。有研究團隊發(fā)現(xiàn)巨噬細胞中一個小RNA（miR-21）的敲除能顯著抑制巨噬細胞M1 型極化促進M2 型極化，延長小鼠同種異基因心臟移植的生存時間［39］。同樣的，有研究揭示了TSC1-mTOR 信號通路能通過調節(jié)巨噬細胞極化狀態(tài)影響器官移植過程中缺血/再灌注損傷［40］。值得關注的是，在器官移植過程中單核/巨噬細胞除了參與組織炎癥、抗原提呈等過程，還能直接介導對移植器官的排斥作用。我們近期先后報道了巨噬細胞直接介導同種異基因移植排斥的現(xiàn)象和相關機制，并且首次在移植模型下證實了巨噬細胞具有一定的記憶性和特異性［41-42］。同期來自美國研究者團隊的報道也證實該結論，并揭示了巨噬細胞記憶性的分子基礎［43］。

中性粒細胞作為介導炎癥反應的主要細胞，在器官移植過程中發(fā)揮重要作用。有研究報道，實驗性缺血/再灌注損傷和肺移植模型中，線粒體DNA 能通過Toll 樣受體9（toll-like receptor 9，TLR9）活化中性粒細胞產生中性粒細胞胞外陷阱（neutrophil extracellular trap，NET），促進早期移植物損傷［44］。另有研究發(fā)現(xiàn)，人重組血管性血友病因子裂解酶（rhADAMTS13）可以通過抑制中性粒細胞NET 的釋放顯著延長小鼠同種異基因皮膚移植物的生存［45］。

2.3 樹突狀細胞介導器官移植排斥反應：樹突狀細胞（dendritic cells，DCs）作為專職的抗原提呈細胞，在器官移植排斥中發(fā)揮重要的作用。Hughes 等［46］在Journal of Clinical Investigation 雜志發(fā)表研究論文，報道了器官移植排斥過程中一種新的抗原提呈模式（cross dressing，以下譯為交叉修飾）。該研究發(fā)現(xiàn)，在器官移植早期，器官中浸潤的受者DCs 會捕獲供者來源的HMC-抗原肽復合物并展示在細胞表面（即cross dressed，DCs），進而啟動移植物中效應T 細胞的應答反應。另有研究團隊報道了m6A 甲基化酶METTL3 在樹突狀細胞介導的移植排斥反應中的重要作用和相關機制［47］。

3 調節(jié)性免疫細胞與免疫耐受

人體免疫系統(tǒng)是一個復雜且精妙的平衡系統(tǒng)，正向與負向調控的免疫細胞、免疫分子在時間和空間的尺度上相互制約和調節(jié)，維持人體內環(huán)境在生理下的穩(wěn)態(tài)和疾病狀態(tài)下的恢復過程。隨著機體內源調節(jié)性細胞亞群的鑒定和研究，誘導器官移植耐受有了新的嘗試方向，即通過調節(jié)性免疫細胞的過繼建立對移植物的耐受。

3.1 調節(jié)性免疫細胞亞群在器官移植中的研究：調節(jié)性免疫細胞指的是機體內源存在的具有抑制免疫應答效應的免疫細胞類型，根據(jù)現(xiàn)有研究至少包括調節(jié)性T 細胞（regulatory T cell，Treg）、調節(jié)性B 細胞（regulatory B cell，Breg 或者B10）、髓 源 抑 制 性 細 胞（myeloid-derived suppressor cells，MDSC）和耐受型樹突狀細胞（tolerogenic dendritic cell，tolerogenic DC）、調節(jié)性NK細胞等。

有研究發(fā)現(xiàn)，腎上腺皮質激素（adrenocorticotropic hormone，ACTH）能通過促進Treg 細胞功能延長小鼠同種異基因心臟移植的存活時間。該研究發(fā)現(xiàn)ACTH 顯著增加CD4+輔助性T 細胞中CD25 的表達和STAT5 的激活，促進Treg 細胞的分化和向移植物中的浸潤［48］。另有研究報道了Nox2（ROS 合成相關酶）在器官移植過程中對Treg 功能的內源性限制功能。研究發(fā)現(xiàn)，Nox2 敲除的Treg 細胞表達更高水平的CCR4 和CCR8，具有更強的向移植物浸潤的遷移能力和更強的抑制效應T 細胞活化的能力，顯著降低后者對移植物的排斥作用［49］。該研究提示抑制Nox2 可能成為Treg 細胞相關治療的新輔助方法。

MDSC 是當前移植免疫學研究的熱點細胞亞群，其有望成為建立移植免疫耐受的重要細胞工具［50］。最近有研究報道，同種異基因移植導致MDSC 的積累及其向移植物的浸潤，這些MDSC 能內源性降低移植物受到的排斥作用［51］。建立更高效的MDSC誘導體系和方案還是目前MDSC 相關研究的重點，有研究發(fā)現(xiàn)了一個衍生物環(huán)狀螺旋B 肽（cyclic helix B peptide，CHBP）能誘導一群更強的單核型MDSC，并且發(fā)現(xiàn)這種誘導作用是依賴EPO 受體-Jak2/GATA3/STAT3 通路的［52］。一項針對38 例腎移植患者術后不同時間點移植腎臟中MDSC 的研究發(fā)現(xiàn)，在腎移植術后，單核型MDSC 在腎臟中的占比顯著升高而多核型MDSC 的比例則不發(fā)生變化，并且發(fā)現(xiàn)應用雷帕霉素的患者腎臟來源的單核型MDSC 的抑制功能顯著降低［53］。

Breg 在器官移植過程中的免疫抑制機制尚不甚明確。有研究團隊應用特異性B細胞受體 （B-cell receptor，BCR）的Breg 過繼和小鼠移植模型證實了Breg 細胞誘導器官移植耐受依賴BCR 與特異性抗原識別的信號活化，并且該過程是經由TGF-β介導的［54］。在器官移植過程中，移植器官的耐受狀態(tài)受到浸潤的DC 類型、含量和功能差異的影響。漿細胞樣DC（plasmacytoid dendritic cell，pDC）可以通過MEK/ERK、GSK-3β 和NF-κB 信號通路誘導Treg 細胞的生成，介導移植免疫耐受的建立［55］。

3.2 基于調節(jié)性免疫細胞誘導移植免疫耐受的新嘗試：在自身免疫疾病和器官移植治療領域，Treg的體外編輯和回輸被認為是富有潛力的方向，得到了學術界和產業(yè)界的高度關注。有研究團隊利用分子生物學手段構建了特殊的IL-2/IL-2R 分子對（ortho IL-2/IL-2R）并用于Treg 細胞的體外編輯和回輸后的體內擴增治療中［52］。在同種異基因心臟移植模型中，該研究構建的Treg 細胞回輸聯(lián)合ortho IL-2 的處理成功實現(xiàn)了移植心臟的長期耐受存活狀態(tài)［56］。該發(fā)現(xiàn)利于解決IL-2 在Treg 細胞過繼依賴的治療過程中的脫靶問題，也為基于Treg細胞基因編輯和回輸?shù)拿庖吣褪芙⒎桨柑峁┯辛χС?。此外，有研究報道IL-33 誘導擴增的Treg細胞回輸體內后具有更強的向移植物浸潤的遷移能力和更強的免疫抑制功能［57］。輔助分子的單克隆抗體阻斷被認為是誘導器官移植耐受的可行策略。Iglesias 等［58］研究人員報道了Jak/STAT 激酶抑制劑托法替尼在誘導器官移植耐受中的新作用。該研究發(fā)現(xiàn)，托法替尼與CTLA4 單克隆抗體的聯(lián)用能通過誘導耐受型DC 和Treg 細胞的抑制功能和向移植物的浸潤，促進器官移植免疫耐受的形成。通過基因編輯構建耐受型DC 并成功實現(xiàn)了一定程度的小鼠心臟移植免疫耐受。該研究通過小RNA 干擾技術敲低DC 中一個環(huán)狀RNA 分子circFSCN1 發(fā)現(xiàn)，這些修飾的DC 在回輸小鼠體內后誘導更多Treg產生，進而顯著延長心臟移植物的存活時間［59］。

近些年來，多項利用調節(jié)性免疫細胞回輸構建器官移植耐受的臨床試驗在世界各國展開。目前該方向的臨床實驗仍然處于相對謹慎的嘗試階段，主要表現(xiàn)在：① 所使用的細胞類型同質化，這些臨床試驗中，絕大多數(shù)為Treg 細胞的回輸治療，鮮有Breg 或者MDSC 細胞等更多其他免疫細胞亞群的回輸臨床試驗；② 所采用的移植模型主要限于腎移植和肝移植。相關的研究進展和具體情況在2021 年發(fā)表的綜述文章中進行了全面總結［60］。

4 展 望

隨著生命科學研究技術突飛猛進的發(fā)展，移植免疫學的研究水平也在迅速提升［61-62］。新技術和新方法在器官移植研究中的應用也在一定程度上提高了基礎移植免疫學研究成果向臨床器官移植技術轉化的效率。結合現(xiàn)階段器官移植研究的進展和臨床器官移植過程中的現(xiàn)實問題，我們展望未來幾年器官移植研究將在以下幾個方面形成熱點并取得一定的突破：① 高效靶向性抑制劑遞送制劑的開發(fā)和臨床應用，大幅度提高免疫抑制劑的效用并降低免疫抑制劑使用的不良反應。② 依賴單克隆抗體、調節(jié)性免疫細胞編輯和回輸?shù)男路桨笇崿F(xiàn)一定程度的器官移植耐受，在臨床實踐中部分擺脫術后患者對免疫抑制劑的依賴。③ 天然免疫細胞亞群和適應性免疫細胞亞群的協(xié)同作用在器官移植排斥中的作用，通過檢測和干預天然免疫細胞極化狀態(tài)降低移植物排斥風險及有效評估免疫耐受建立的狀態(tài)。④ 區(qū)域免疫應答在器官移植中的作用得到更多關注和研究，不同器官中駐留的不同免疫細胞介導對器官移植物的不同作用逐個被揭示，其免疫排斥反應特點及藥物敏感性等得到認識，免疫排斥反應的防控更為精準。⑤ 生物學及其他新的研究成果和技術如各種組學、成像示蹤、大數(shù)據(jù)分析、人工智能、納米技術、細胞治療、再生醫(yī)學、3D 技術等等將極大改善器官移植過程的諸多環(huán)節(jié)，促進建立更為精細的器官移植物的保存及排斥的診治新技術方案，造福人類。