全球科學家在新冠病毒疫情的巨大挑戰(zhàn)中從未停止免疫學研究的步伐，2022年免疫學仍然取得了長足進展。概述了2022年免疫學研究的熱點及進展，包括T細胞記憶、干性及耗竭分化的深入探究、新的免疫檢查點和免疫細胞亞群的發(fā)現(xiàn)、通過神經(jīng)內(nèi)分泌及代謝途徑調(diào)控免疫以及免疫治療新策略的探索。

回顧歷史發(fā)展長河，人類文明的發(fā)展都伴隨著與疾病的不斷抗爭。“免疫”是人體極其重要的系統(tǒng)，幾乎人體內(nèi)所有的疾病都與免疫息息相關(guān)。對免疫細胞的研究對于疾病機制、預防、進展、診斷和治療方法均具有重要意義。近年來，免疫學的重要性不斷凸顯，通過與其他學科不斷交叉滲透，從基礎(chǔ)研究到臨床轉(zhuǎn)化出現(xiàn)了一系列創(chuàng)新性和革命性的突破，出現(xiàn)了很多令科學界興奮的新熱點，如中國的吸入式新冠疫苗入選英國《衛(wèi)報》發(fā)布的2022年度十大科學進展?；仡?022年，在科學家鍥而不舍的努力下，除了療法的更新迭代之外，治療方案也在積極拓新，通過將不同療法的優(yōu)點相結(jié)合，更高效精準地治療免疫相關(guān)性疾病。本文對免疫學領(lǐng)域在2022年取得的突破進行回顧性分析和總結(jié)。

T細胞耗竭的新機制和新靶點被發(fā)現(xiàn)

T細胞耗竭是導致腫瘤免疫逃逸的重要因素。盡管PD-1單抗療法在臨床上取得了一定成功，然而仍然面臨著總體治療效率偏低的難題。因此，探究T細胞耗竭新機制、尋找新的細胞亞群、開發(fā)新治療靶點是近些年的研究熱點。在過去的一年里，利用高通量CRISPR/Cas9文庫篩選及單細胞測序等技術(shù)，研究者們發(fā)現(xiàn)了多種新的導致T細胞耗竭的機制和關(guān)鍵靶點。中國科學院動物研究所團隊在《Cancer Cell》上發(fā)表研究成果，發(fā)現(xiàn)BATF是影響T細胞耗竭的關(guān)鍵分子，敲除CAR-T細胞的BATF能夠有效抑制T細胞耗竭以及促進中央記憶性T細胞的形成，從而增強CAR-T治療的有效性及持久性。美國麻省理工學院和哈佛大學共同創(chuàng)立的布羅德研究所在《Nature Immunology》上發(fā)表文章，發(fā)現(xiàn)腫瘤細胞上過強的IFN-γ信號是導致免疫抑制的關(guān)鍵，其一方面上調(diào)腫瘤細胞MHC-I分子抑制NK細胞活性，另一方面誘導Qa-1b表達抑制T細胞功能，揭示了腫瘤細胞免疫逃逸的新機制。筆者課題組前期的研究也證實了IFN-γ能夠通過誘導腫瘤細胞休眠逃避免疫攻擊。2022年6月，美國St. Jude Children's Research Hospital研究團隊在《Nature》上發(fā)表論文，證實cBAF復合體與T細胞的體內(nèi)長期存活和記憶形成負相關(guān)，抑制cBAF復合體能夠誘導T細胞的記憶分化，并顯著提高CAR-T的療效。2022年7月，斯坦福大學醫(yī)學院團隊在《Cancer Cell》上發(fā)表文章，利用CRISPR基因篩選技術(shù)發(fā)現(xiàn)一系列染色質(zhì)重塑因子如Arid1a調(diào)控T細胞耗竭，敲除Arid1a能夠減少染色體上cBAF復合體的表達水平，促進抗腫瘤T細胞在體內(nèi)的長期存活。大量的研究也逐漸證實記憶性T細胞對于持久性的抗腫瘤免疫應(yīng)答至關(guān)重要。2022年10月，第三軍醫(yī)大學葉麗林團隊在《Cell》上發(fā)表文章，發(fā)現(xiàn)腫瘤引流淋巴結(jié)中存在一群腫瘤特異性記憶T細胞。利用淋巴結(jié)手術(shù)切除以及細胞過繼治療等方法，證實這群T細胞才是機體內(nèi)真正響應(yīng)免疫檢查點治療的細胞群體。盡管T細胞耗竭導致其在對抗病毒感染和腫瘤中功能減弱，而處于耗竭狀態(tài)的自身反應(yīng)性T細胞有助于自身免疫病的控制。2022年5月，美國匹茲堡大學醫(yī)學院團隊在《Nature Immunology》上發(fā)表文章，發(fā)現(xiàn)1型糖尿病小鼠胰島內(nèi)自身反應(yīng)T細胞具有典型的耗竭T細胞的特征，而LAG3是維持自身反應(yīng)性T細胞耗竭的關(guān)鍵因子。LAG3缺陷增強T細胞的效應(yīng)功能，加速糖尿病的進展。隨著研究的不斷深入，相信T細胞耗竭分化的機制將會逐漸被解析清楚，更多新的細胞亞群被發(fā)現(xiàn)，更高效的靶點藥物被開發(fā)應(yīng)用，使更多的免疫相關(guān)疾病患者能夠從免疫治療中獲益。

基于干性樣免疫細胞群體的治療新策略逐漸呈現(xiàn)

從免疫檢查點治療在臨床上獲得成功以來，科學家們一直在探究T細胞如何長期維持其細胞毒殺傷作用，以及在異質(zhì)性的耗竭T細胞群體中到底何種T細胞能對免疫檢查點治療產(chǎn)生良好響應(yīng)。2019年，不同的科學團隊相繼發(fā)現(xiàn)T細胞中存在著能對PD-1抗體產(chǎn)生更好響應(yīng)的細胞亞群，其生物學特征類似于干細胞，被稱之為干性樣T細胞。通過IL-2的定向改造可以維持更多的干性樣T細胞，其數(shù)量以及自我更新能力直接決定了免疫檢查點治療的抗腫瘤效果。早在2012年，通過構(gòu)建IL-2受體β鏈的超強激動劑H9即可在不依賴IL-2受體α鏈的情況下激活T細胞。2021年，美國Leonard團隊在《Nature》上發(fā)表文章，通過基因工程改造獲取IL-2信號的部分激動劑H9T（將H9中的126號谷氨酰胺突變?yōu)樘K氨酸），其可明顯促進T細胞的干性，與完全的IL-2信號相比，H9T可以持續(xù)維持轉(zhuǎn)錄因子TCF1的表達。2022年9月，2篇關(guān)于IL-2信號和PD-1抗體阻斷治療方面的研究成果在《Nature》上同期發(fā)表。瑞士羅氏創(chuàng)新中心的Uma?a團隊通過生物工程構(gòu)建一類同時激活I(lǐng)L-2（IL-2受體βγ鏈）并阻斷PD-1的融合蛋白，命名為PD1-IL2v，能有效增強單一給藥方式的抗腫瘤療效，然而單獨的IL-2受體激活劑FAP-IL2v并不能產(chǎn)生明顯的效果。這一工程化融合蛋白能有效地在同一T細胞上達到封閉PD-1和激活T細胞IL-2信號的效果，促進T細胞干性，進而提升抗腫瘤免疫療效，而PD-1抗體聯(lián)合FAP-IL2v并不能增強PD-1封閉的療效，展現(xiàn)了PD1-IL2v在同一T細胞上雙重靶向相關(guān)信號的精妙之處。2022年10月，美國埃默里大學Ahmed團隊也在經(jīng)典的慢性病毒感染誘導的T細胞耗竭模型中，發(fā)現(xiàn)IL-2聯(lián)合PD-1抗體能有效抑制T細胞耗竭，維持T細胞干性，這也為基于T細胞的免疫治療提供了強有力的佐證。筆者團隊2021年發(fā)表在《Nature Immunology》上的研究發(fā)現(xiàn)，雖然IL-2信號為T細胞活化所必須，但大劑量IL-2反而會誘發(fā)T細胞耗竭，這與T細胞色氨酸代謝和芳香烴受體AhR激活介導的高強度持續(xù)的STAT5信號相關(guān)。綜上所述，適度的IL-2信號活化以及免疫檢查點封閉會維持T細胞干性，產(chǎn)生更高效的T細胞抗腫瘤免疫，現(xiàn)代基因工程的手段可以將二者進行融合，并且系統(tǒng)的量化IL-2和PD-1的信號將精準調(diào)控T細胞功能，維持其干性，期待在臨床治療中這一方向能取得突破。然而，在另一項研究中，美國紀念斯隆-凱特琳癌癥中心Schietinger團隊發(fā)表在2022年2月《Nature》上的研究發(fā)現(xiàn)，在胰腺的引流淋巴結(jié)中也存在一群干性樣自身反應(yīng)性T細胞，通過單細胞測序和相關(guān)生物信息學分析發(fā)現(xiàn)，這一群體也高表達TCF1，其在對胰島細胞的攻擊中發(fā)揮重要作用，是I型糖尿病發(fā)病的主要促發(fā)因素。除去獲得性免疫細胞，天然免疫細胞同樣能通過代謝調(diào)節(jié)調(diào)控細胞表型進而發(fā)揮重要的機體防御功能。在分枝桿菌的感染模型中，劍橋大學Ramakrishnan團隊發(fā)現(xiàn)巨噬細胞的mTOR信號可以更好地維持其線粒體功能，有效降低分支桿菌的毒力，通過遺傳學和免疫學相關(guān)評估發(fā)現(xiàn)，mTOR信號在降低分枝桿菌毒力決定因子ESAT-6介導的線粒體損傷和細胞凋亡方面起著重要作用，提示免疫細胞在遭遇細菌感染時通過代謝功能的調(diào)節(jié)和適應(yīng)來提升對機體的保護，相關(guān)研究論文于2022年9月發(fā)表在《Cell》雜志。上述多項研究表明，不同的免疫細胞通過代謝和功能調(diào)節(jié)，會分化出功能更加強大的干細胞樣的亞細胞群體來發(fā)揮免疫作用，但在腫瘤、感染以及自身免疫性疾病中，這些細胞群體可能發(fā)揮著截然相反的作用，對機體來說是一把雙刃劍。

神經(jīng)內(nèi)分泌/代謝對免疫細胞調(diào)控的新機制被發(fā)現(xiàn)

神經(jīng)、內(nèi)分泌、免疫系統(tǒng)間的相互調(diào)控，已成為深入研究機體生理與病理狀態(tài)的重要切入點。神經(jīng)內(nèi)分泌系統(tǒng)對免疫的調(diào)控機制和治療靶點也不斷被發(fā)現(xiàn)。2022年2月，《Neuron》報道了神經(jīng)系統(tǒng)可感知病原微生物感染，上調(diào)神經(jīng)肽NPY基因表達，精細調(diào)控機體免疫應(yīng)答反應(yīng)的新機制，揭示了神經(jīng)源性NPY/F是介導神經(jīng)系統(tǒng)和免疫系統(tǒng)交流的一種古老的神經(jīng)免疫系統(tǒng)串擾語言，可用于緩解感染期間的炎癥風暴并調(diào)節(jié)自身免疫性疾病中的免疫平衡。這可能為在病原體感染和自身免疫性疾病期間調(diào)節(jié)炎癥開辟了另一條途徑。2022年3月，俄勒岡健康與科學大學Moran課題組與夏錚課題組聯(lián)合在《Nature》發(fā)表文章，表明雄激素受體（androgen receptor，AR）阻斷會直接增強T細胞功能，使腫瘤宿主對有效的檢查點阻斷敏感。抑制T細胞中的AR活性可防止T細胞耗竭，提升對PD-1靶向療法的響應(yīng)。2022年6月，來自美國Anderson腫瘤中心的研究團隊在《Nature》發(fā)表的文章顯示，發(fā)現(xiàn)黑色素瘤BRAF/MEK靶向治療效果存在性別差異，且與AR有關(guān)。2022年9月，上海交通大學鄧劉福團隊在《Immunity》發(fā)表的文章證明腫瘤浸潤性T細胞干性的維持是調(diào)控腫瘤免疫性別差異的關(guān)鍵因素，而內(nèi)在的雄激素受體信號顯著抑制干細胞樣T細胞亞群的特征。與女性T細胞相比，男性T細胞表現(xiàn)出受損的效應(yīng)功能和干細胞樣特性。從機制上講，雄性激素受體通過調(diào)節(jié)表觀遺傳和轉(zhuǎn)錄分化程序抑制了男性腫瘤浸潤性T細胞的活性和干性。在人類中，與女性相比，更少的男性T細胞保持干細胞樣記憶狀態(tài)。2022年6月，天津醫(yī)科大學總醫(yī)院神經(jīng)內(nèi)科劉強課題組在《Cell》發(fā)表的文章顯示，發(fā)現(xiàn)多發(fā)性硬化癥（Multiple Sclerosis，MS）患者骨髓造血系統(tǒng)上游的造血干細胞發(fā)生活化，進而向髓系偏倚，造成下游單核細胞和中性粒細胞明顯增加。使用譜系示蹤技術(shù)發(fā)現(xiàn)骨髓新生的髓系細胞在骨髓和腦內(nèi)擴增神經(jīng)抗原特異性T細胞，加速腦和脊髓內(nèi)脫髓鞘損傷?；诖耍芯繄F隊提出了“通過再平衡骨髓造血系統(tǒng)，回歸免疫系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)，減輕神經(jīng)系統(tǒng)炎癥損傷”的新理論。2022年8月，《Science》上發(fā)表的文章報道了由腦垂體產(chǎn)生的α-黑素細胞刺激素（α-MSH）可以促進腫瘤誘導的髓系造血，髓系細胞擴增、免疫抑制和腫瘤生長，揭示了一種抑制腫瘤免疫的神經(jīng)內(nèi)分泌途徑，篩選到新的應(yīng)激受體MC5R，拮抗MC5R可以增強腫瘤免疫功能，具有潛在的抗腫瘤作用，同時在抗PD-1耐藥的腫瘤中也有作用。

代謝物是免疫細胞表型和功能的重要調(diào)節(jié)因子。2022年2月，《Cancer Cell》發(fā)表的文章報道了Treg細胞通過MCT1在高糖酵解的腫瘤微環(huán)境中攝取乳酸，從而增強PD-1表達，該研究為開發(fā)以乳酸為靶點的癌癥免疫療法提供了新思路。2022年9月，《Science》發(fā)表的文章報道了IDH突變的腫瘤細胞通過釋放代謝物D-2HG，削弱了腫瘤微環(huán)境中免疫細胞殺傷腫瘤細胞的能力。該研究揭示了惡性腫瘤免疫逃逸的新機制，提出清除D-2HG可以恢復T細胞的殺傷能力，為IDH突變腫瘤提供了潛在治療方案。2022年4月，《Cell Metabolism》發(fā)表的文章表明，抑制GLUT3依賴性乙酰輔酶A的產(chǎn)生是一種減緩Th17細胞介導炎性疾病的有效代謝檢查點。對免疫細胞中葡萄糖依賴性的代謝過程進行特異性阻斷或能抑制機體過度的免疫反應(yīng)，有望作為未來免疫細胞治療性干預的新靶點。2022年11月，《Science Immunology》雜志發(fā)表的文章表明，產(chǎn)生IL-17的T細胞（TH17s）的氧化磷酸化對其代謝適應(yīng)性至關(guān)重要。該代謝模式保護了TH17s免于細胞凋亡，增加存活的持久性，從而增強機體抗腫瘤能力。耶魯大學Crawford和Flavell團隊在《Nature》雜志發(fā)表的文章顯示，含漆酶結(jié)構(gòu)域1（LACCA1）能將L-瓜氨酸轉(zhuǎn)化為L-鳥氨酸（L-Orn）和異氰酸，并作為促炎性一氧化氮合酶（NOS2）和多胺免疫代謝之間的橋梁。該研究解釋了為什么LACCA1缺陷可能導致人類炎癥性疾病，并表明L-Orn可以作為一種營養(yǎng)品來改善LACC1相關(guān)的免疫功能障礙，如關(guān)節(jié)炎或炎癥性腸病。糖、脂代謝在產(chǎn)生能量的同時，不僅會形成有害的自由基，而且蛋白質(zhì)的分解代謝會釋放慢性細胞毒分子氨（）。2022年12月，筆者團隊在《Nature Immunology》發(fā)表文章，揭示尿素循環(huán)代謝對于維持記憶性T細胞的發(fā)育和長期存活具有重要意義，從全新的代謝途徑解釋了T細胞記憶形成這一基本的免疫學問題，本項研究的發(fā)現(xiàn)提供了一種全新的T細胞抗腫瘤思路和轉(zhuǎn)化手段。

隨著研究的不斷深入，神經(jīng)內(nèi)分泌/代謝對免疫細胞功能的調(diào)控為免疫相關(guān)疾病的治療提供了新策略，這也是免疫學領(lǐng)域重要的研究方向之一。

T細胞改造新技術(shù)獲突破

以CAR-T為代表過繼性細胞治療在癌癥的治療中顯現(xiàn)出巨大的潛力。盡管如此，T細胞的工程化改造仍然面臨著許多亟待解決的難題，包括復雜的制造工藝、生產(chǎn)成本高、準備時間長、細胞因子風暴以及脫靶效應(yīng)等。如何更便捷制備出具有高效的靶向性、殺傷能力和長壽命的T細胞是T細胞過繼治療的一個重大課題。

CAR-T的制備是采用慢病毒將外源性基因整合到T細胞基因組中，然而慢病毒載體插入的隨機性可能導致T細胞中基因突變或原癌基因的激活，增加腫瘤發(fā)生的風險。2022年8月，華東師范大學與浙江大學研究團隊在《Nature》上發(fā)表文章，采用非病毒系統(tǒng)CRISPR/Cas9介導的同源定向修復（homology directed repair，HDR）來將CAR序列定點整合入T細胞基因組。利用電轉(zhuǎn)染的方法將表達靶向CD19的CAR序列精確整合到T細胞基因組的PD-1基因位點（命名為PD1-19bbz），在構(gòu)建出CAR-T的同時將T細胞PD-1基因破壞掉，進一步增強CAR-T的功能。通過小鼠體內(nèi)實驗證實PD1-19bbz比慢病毒改造的CAR-T具有更好的治療效果。在隨后開展的I期臨床實驗中，PD1-19bbz療法也顯示出良好的有效性和安全性。2022年11月，美國PACT醫(yī)藥公司（Personalized Adoptive Cell Therapy）和加州大學洛杉磯分校研究團隊在《Nature》發(fā)表文章顯示，利用電轉(zhuǎn)染方法將CRISPR/Cas9系統(tǒng)轉(zhuǎn)入T細胞內(nèi)。該研究聚焦于個性化靶向治療，通過大數(shù)據(jù)鑒定出患者的腫瘤新抗原，并以之為靶點構(gòu)建出具有腫瘤新抗原特異性CAR-T，同時該研究將CAR序列的整合位點放在T細胞TCRA和TCRB基因位點，破壞T細胞原有的TCR。研究者在16名難治性實體癌患者（包括尿路上皮癌、黑色素瘤、非小細胞肺癌、頭頸部鱗狀細胞癌、結(jié)直腸癌、卵巢癌、激素受體陽性和三陰性乳腺癌和前列腺癌）的臨床試驗中觀察到良好的安全性和有效性。上述兩項研究均聚焦于T細胞的非病毒感染改造，利用CRISPR/Cas9系統(tǒng)將CAR精準整合于T細胞基因組中，同時還能夠?qū)細胞自身基因如抑制性受體或原有TCR進行精準化破壞，為T細胞的過繼治療提供新方向。

隨著合成生物學的進步，越來越多的模塊化分子能夠被設(shè)計整合進入T細胞，提升T細胞過繼療法的安全性和有效性。2022年12月，美國加州大學舊金山分校研究團隊發(fā)表在《Science》上的研究利用13個信號基序的組合構(gòu)建出包含約2300個合成共刺激結(jié)構(gòu)域的CAR庫，不同的組合驅(qū)動T細胞走向不同的命運。研究者鑒定發(fā)現(xiàn)將TRAFs和PLCγ1這2個非自然組合的基序共同導入T細胞能夠有效增強T細胞的抗腫瘤功能。此外，美國波士頓大學研究團隊在《Cancer Cell》上發(fā)表文章，開發(fā)了一種高性能的藥物門控CAR系統(tǒng)。研究者將HCV生命周期中的關(guān)鍵蛋白酶NS3導入CAR-T細胞中，命名為VIPER CARs（多功能蛋白酶可調(diào)節(jié)CARs）。通過FDA批準的丙肝治療藥物隨時調(diào)控CAR-T的活性，能夠有效避免CAR-T的脫靶效應(yīng)以及細胞因子風暴的發(fā)生。合成生物學的發(fā)展使T細胞的改造變得更加便捷和多樣，為腫瘤免疫治療的發(fā)展提供無限可能性。

除了應(yīng)用于腫瘤的治療，CAR-T細胞療法在治療難治性系統(tǒng)性紅斑狼瘡（SLE）方面也取得進展。2021年，德國埃爾朗根-紐倫堡大學發(fā)表在《NEJM》的研究報道，他們發(fā)現(xiàn)了CD19-CAR-T細胞治療使一名20歲嚴重系統(tǒng)性紅斑狼瘡患者病情很快得到緩解，且沒有明顯副作用。2022年9月，該團隊在《Nature Medicine》發(fā)表文章，報道了5例難治性系統(tǒng)性紅斑狼瘡患者經(jīng)CAR-T細胞治療后，病情得到顯著改善，并且在隨后長達17個月未出現(xiàn)復發(fā)。

結(jié) 論

免疫學研究始終圍繞重大疾病的診斷、預防和治療而發(fā)展，占據(jù)生命醫(yī)學領(lǐng)域的重中之重。世界各國各地區(qū)持續(xù)開展免疫學前沿科學研究計劃，以推動學科的快速發(fā)展。2020年，哈佛大學公共衛(wèi)生學院和人類疫苗項目宣布人類免疫組學計劃，旨在加速推動各種疾病的疫苗開發(fā)和治療。2022年美國癌癥登月計劃重啟，以推動未來25年內(nèi)努力將癌癥死亡率降低50%，免疫療法在其中占據(jù)舉足輕重的地位。在中國，免疫學的基礎(chǔ)研究和應(yīng)用研究都有前所未有的發(fā)展機遇。在國家基礎(chǔ)研究發(fā)展規(guī)劃中，免疫學領(lǐng)域的研究被作為基礎(chǔ)科學前沿領(lǐng)域的重點方向，以免疫學為基礎(chǔ)的生物科技公司也如雨后春筍，積極參與推動免疫學在疾病治療中的應(yīng)用發(fā)展。未來免疫學科還將啟動更深一步的基礎(chǔ)科學研究，包括免疫識別的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)與活化、免疫細胞發(fā)育與新型免疫細胞亞群功能、免疫記憶、免疫耗竭、免疫細胞的表觀遺傳調(diào)控、免疫代謝和新型細胞死亡等前沿研究；加強臨床免疫相關(guān)疾病的研究，包括自身免疫性疾病、腫瘤免疫學疾病、生殖免疫學和神經(jīng)內(nèi)分泌免疫性疾病等；推動學科交叉融合研究及前沿免疫學技術(shù)開發(fā)。期待未來中國科學家在免疫學領(lǐng)域為世界科學進展奉獻更多精彩亮點。

作者簡介：黃波，中國醫(yī)學科學院基礎(chǔ)醫(yī)學研究所，教授，研究方向為腫瘤免疫。

原文發(fā)表于《科技導報》2023年第1期，歡迎訂閱查看。