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盤點 2020 年中國學者的十大(dà)免疫學研究成果,有(yǒu)的已經被寫進高(gāo)考題

圖1:兩名患者的取樣分布

盡管新冠疫情給大(dà)家(jiā)的研究工作(zuò)帶來(lái)了諸多(duō)不便,但(dàn)回顧 2020 年,國內(nèi)免疫學界還(hái)是給大(dà)家(jiā)帶來(lái)了不少(shǎo)令人(rén)印象深刻的工作(zuò) —— 腫瘤免疫的繼續推進、神經免疫的開(kāi)創發現、免疫在新冠研究中的大(dà)放異彩……

1. CAR-T 治療為(wèi)何會(huì)誘導炎症因子風暴的發生(shēng)?

嵌合抗原受體(tǐ) T 細胞(CAR-T)療法為(wèi)人(rén)類戰勝癌症帶來(lái)勝利曙光。然而,CAR-T 治療卻會(huì)帶來(lái)嚴重的副作(zuò)用 —— 炎症因子風暴(Cytokine release syndrome,CRS)。

2020 年 1 月 17 日,中國醫(yī)學科學院北京協和(hé)醫(yī)學院黃波教授團隊在 Science Immunology 上(shàng)發表了題為(wèi) Gasdermin E-mediated target cell pyroptosis by CAR T cells triggers cytokine release syndrome 的研究成果 (1) ,引起行(xíng)業內(nèi)外廣泛的關注!

圖片來(lái)源:Science Immunology

這項研究發現 CAR-T 細胞通(tōng)過釋放顆粒酶 B 快速激活靶細胞中的 caspase 3。活化的 caspase 3 可(kě)切割活化 GSDME(GSDME 是在 B 白血病和(hé)其他靶細胞中高(gāo)表達的一種打孔蛋白,是細胞焦亡的執行(xíng)蛋白之一),進而導緻大(dà)面積的細胞焦亡的發生(shēng)。

細胞焦亡釋放的因子會(huì)激活巨噬細胞中的 caspase 1,進而切割活化 GSDMD,從而導緻細胞因子的釋放和(hé)随後的 CRS 的發生(shēng)。

2. 發燒是如何影(yǐng)響機體(tǐ)免疫反應的?

發燒是一種在感染和(hé)損傷時(shí)産生(shēng)的生(shēng)理(lǐ)反應。通(tōng)常認為(wèi)适當程度的發燒有(yǒu)助于提高(gāo)生(shēng)物體(tǐ)抵抗病原體(tǐ)的能力,提高(gāo)存活率。然而發燒也是許多(duō)自身免疫性疾病的共同臨床症狀,臨床上(shàng)有(yǒu)大(dà)約 20% 原因不明(míng)的發燒患者後期被診斷出罹患自身免疫疾病,提示發燒在自身免疫性疾病中可(kě)能具有(yǒu)緻病作(zuò)用。

圖片來(lái)源:Immunity

2020 年 2 月 11 日,清華大(dà)學醫(yī)學院董晨院士團隊在 Immunity 上(shàng)發表題為(wèi) Febrile temperature critically controls the differentiation and pathogenicity of T helper 17 cells 的研究論文 (2)。

該研究首次揭示發燒和(hé) T 細胞免疫應答(dá)以及自身免疫疾病的相關性,發現發燒能特異性地增強 Th17 細胞分化及 IL-17 的表達,提升其緻炎能力,加重 Th17 細胞相關的小(xiǎo)鼠模型自身免疫疾病症狀。這一調節機制(zhì)可(kě)能成為(wèi)治療人(rén)類自身免疫性疾病的潛在靶标。

圖片來(lái)源:Immunity

3. 腫瘤中 B 細胞的雙面由何決定?

腫瘤浸潤淋巴細胞(TIL),尤其是 T 細胞,在癌症治療時(shí)對于控制(zhì)腫瘤進展至關重要。然而,腫瘤浸潤的 B 細胞在抗腫瘤免疫中的作(zuò)用,特别是在控制(zhì)腫瘤進展中的作(zuò)用仍有(yǒu)很(hěn)大(dà)的争議。

2020 年 3 月 5 日,中山(shān)大(dà)學蘇士成團隊在 Cell 上(shàng)發表了題為(wèi) Complement Signals Determine Opposite Effects of B Cells in Chemotherapy-Induced Immunity 的研究論文 (3)。

圖片來(lái)源:Cell

這項研究證明(míng)了化療誘導的補體(tǐ)信号促進了 ICOSL+ B 細胞的生(shēng)成,進而增強了腫瘤特異性 T 細胞的反應。然而,CD55 高(gāo)表達的腫瘤會(huì)抑制(zhì)這一作(zuò)用的産生(shēng),因此 CD55 可(kě)能成為(wèi)在癌症治療中增強 B 細胞介導的抗腫瘤免疫反應的治療靶标。

圖片來(lái)源:Cell

4. 改寫教科書(shū),細胞毒性淋巴細胞誘導靶細胞發生(shēng)不依賴 Caspase 的焦亡!

2020 年 4 月 17 日,北京生(shēng)命科學研究所邵峰院士課題組在 Science 發表了題為(wèi) Granzyme A from cytotoxic lymphocytes cleaves GSDMB to trigger pyroptosis in target cells 的研究成果,再次刷新了我們對焦亡的認識 (4)。

圖片來(lái)源:Science

這項發現改寫了焦亡隻能經 Caspase 活化的定論,首次揭示了細胞毒性淋巴細胞所分泌的顆粒酶 A(Granzyme A)通(tōng)過切割 Gasdermin B (GSDMB) 以誘發細胞焦亡的重要機制(zhì)。這一發現對經典免疫學教科書(shū)中「細胞毒性淋巴細胞誘導靶細胞發生(shēng)凋亡」的認知進行(xíng)了重要的補充。

圖片來(lái)源:Science

此外,這項研究還(hái)證實了 Granzyme A-GSDMB 通(tōng)路在機體(tǐ)的抗腫瘤免疫過程中的重要作(zuò)用,為(wèi)腫瘤免疫提供了新思路。

5. 腦(nǎo) - 脾神經環路的發現,開(kāi)辟神經免疫學研究新方向!

2020 年 4 月 29 日,清華大(dà)學醫(yī)學院免疫學研究所祁海課題組、上(shàng)海科技(jì)大(dà)學胡霁課題組、清華大(dà)學麥戈文腦(nǎo)科學研究所鍾毅課題組在 Nature 合作(zuò)發表題為(wèi) Brain control of humoral immune responses amenable to behavioural modulation(受行(xíng)為(wèi)影(yǐng)響的腦(nǎo)活動調控體(tǐ)液免疫應答(dá))的研究成果 (5)。

圖片來(lái)源:Nature

該研究通(tōng)過小(xiǎo)鼠模型發現了一條從大(dà)腦(nǎo)杏仁核和(hé)室旁核 CRH 神經元到脾內(nèi)的神經通(tōng)路;這條通(tōng)路促進疫苗接種引起的抗體(tǐ)免疫應答(dá),并可(kě)通(tōng)過響應軀體(tǐ)行(xíng)為(wèi)刺激對免疫應答(dá)進行(xíng)不同調控。

據悉,這是迄今發現的第一條解剖學明(míng)确、由神經信号傳遞而非內(nèi)分泌激素介導的、中樞神經對适應性免疫應答(dá)進行(xíng)調控的通(tōng)路,它的發現為(wèi)神經免疫學研究拓展出了一個(gè)新方向。

圖片來(lái)源:Nature

本文的通(tōng)訊作(zuò)者祁海教授猜測,未來(lái)通(tōng)過神經免疫學的進一步研究,應該可(kě)能在特定神經元、神經環路水(shuǐ)平定量描述、評價不同鍛煉方式、不同軀體(tǐ)運動形式、乃至不同「冥想」、 「禅修」過程對免疫系統的影(yǐng)響,從而給我們為(wèi)加強「免疫力」而正确選擇鍛煉或其它修行(xíng)方式提供更明(míng)确的科學依據。這是他題圖「勤動」所表達的願景。

題圖:「勤動」與增強免疫的中樞神經核團與環路 圖片來(lái)源:清華大(dà)學醫(yī)學院

有(yǒu)趣的是,這項研究還(hái)被寫入了 2020 年山(shān)東卷的高(gāo)考題,大(dà)家(jiā)看看自己還(hái)會(huì)做(zuò)嗎?(參考答(dá)案請(qǐng)見評論區(qū)~)

圖片來(lái)源:2020 年山(shān)東高(gāo)考生(shēng)物試卷

6. 中性粒細胞「核武器(qì)」 NET 如何介導腫瘤肝轉移的發生(shēng)?

中性粒細胞胞外誘捕網(neutrophil extracellular traps,NETs)是中性粒細胞活化時(shí)釋放的胞外網狀結構,它由包裹着對微生(shēng)物有(yǒu)毒的酶的 DNA 網絡組成。越來(lái)越多(duō)的證據表明(míng),NETs 介導癌細胞的侵襲特性的增強,但(dàn)是它們如何促進轉移仍然是未知的。

2020 年 6 月 11 日,中山(shān)大(dà)學中山(shān)醫(yī)學院宋爾衛院士、蘇士成教授團隊在 Nature 上(shàng)在線發表了題為(wèi) DNA of neutrophil extracellular traps promotes cancer metastasis via CCDC25 的研究成果 (6)。該研究發現 腫瘤細胞膜上(shàng)的蛋白 CCDC25 可(kě)作(zuò)為(wèi) NET-DNA 受體(tǐ)感知胞外 DNA,進而介導腫瘤轉移的發生(shēng);監測血液樣本中的 NET-DNA 可(kě)能作(zuò)為(wèi)評估腫瘤患者預後的一種方法。

圖片來(lái)源:Nature

先前的研究認為(wèi) NET 依賴肝轉移是通(tōng)過 NET 物理(lǐ)捕獲「路人(rén)」癌細胞的間(jiān)接機制(zhì)引起的,在這篇研究中作(zuò)者首次發現 NET-DNA 可(kě)發揮類似趨化因子的作(zuò)用來(lái)趨化癌細胞的定向移動。

腫瘤細胞膜上(shàng)的蛋白 CCDC25 可(kě)作(zuò)為(wèi) NET-DNA 受體(tǐ)感知胞外 DNA,進而介導腫瘤轉移的發生(shēng)。

圖片來(lái)源:Nature

在臨床上(shàng),乳腺癌和(hé)結腸癌患者的肝轉移竈中存在大(dà)量 NETosis,血液中 NETs 水(shuǐ)平的升高(gāo)可(kě)以作(zuò)為(wèi)預測早期乳腺癌患者肝轉移風險的生(shēng)物标志(zhì)物。在體(tǐ)內(nèi)小(xiǎo)鼠模型中,靶向 CCDC25 減少(shǎo)了 NET 介導的遠處轉移的形成,表明(míng) CCDC25 可(kě)能作(zuò)為(wèi)治療腫瘤轉移的潛在靶點。

7. 「續航更久,排放更低(dī)」,CAR-T 細胞治療的繼續革新!

2020 年 7 月 30 日,中科院分子細胞科學卓越創新中心許琛琦團隊,北京大(dà)學醫(yī)學部黃超蘭團隊以及加州大(dà)學聖地亞哥(gē)分校(xiào)的惠恩夫團隊在 Cell 上(shàng)合作(zuò)發表了題為(wèi) Multiple Signaling Roles of CD3ε and Its Application in CAR-T Cell Therapy 的研究論文 (7)。該研究從 T 細胞信号轉導的基礎研究出發,提出了 CAR-T 細胞治療的新方法。

圖片來(lái)源:Cell

這項研究發現在傳統的嵌合抗原受體(tǐ)(chimeric antigen receptor, CAR)中引入 CD3ε 可(kě)以提高(gāo) CAR-T 細胞的存活,從而提高(gāo)抗腫瘤效果并能減輕過多(duō)細胞因子分泌造成的副作(zuò)用。

圖片來(lái)源:Cell (裝載了 CD3ε 的 CAR-T 細胞)裝配了新型發動機的升級版鏟車(chē)相比原版鏟車(chē)(28Z CAR-T 細胞)續航更久(細胞生(shēng)長持續性更好),排放更低(dī)(細胞因子分泌更少(shǎo)),具有(yǒu)更強的清除腫瘤活性。

8. 「錳免療法」在腫瘤臨床治療中表現出巨大(dà)應用前景

2020 年 8 月 24 日,北京大(dà)學生(shēng)命科學學院蔣争凡團隊與解放軍總醫(yī)院第一醫(yī)學中心生(shēng)物治療科韓為(wèi)東團隊在 Cell Research 上(shàng)合作(zuò)發表了題為(wèi) Manganese is critical for antitumor immune responses via cGAS-STING and improves the efficacy of clinical immunotherapy 的研究成果 (8)。

圖片來(lái)源:Cell Research

在本研究中,蔣争凡實驗室發現 Mn2 + 可(kě)有(yǒu)效激活人(rén)或小(xiǎo)鼠細胞的 cGAS-STING 通(tōng)路,顯著促進抗原遞呈細胞對于腫瘤抗原的遞呈能力,從而增強細胞毒性 T 細胞對腫瘤細胞的殺傷作(zuò)用。

韓為(wèi)東團隊已完成的「錳免療法」I 期臨床結果顯示,針對多(duō)種複發難治或進展期上(shàng)皮源腫瘤,Mn2 + 聯合 PD-1 抑制(zhì)劑方案表現出了令人(rén)欣喜的顯著療效(客觀緩解率達 45.5%,疾病控制(zhì)率達 90.9%)。

圖片來(lái)源:Cell Research 封面

由于錳的儲備量巨大(dà),二價錳溶液的制(zhì)備簡單、成本低(dī)廉,它的運輸、儲存非常方便,這些(xiē)優點使得(de)「錳免療法」容易得(de)到應用并可(kě)顯著降低(dī)腫瘤治療成本,造福于患者和(hé)國家(jiā)。

9. 單細胞測序繼續在腫瘤免疫研究中大(dà)放異彩

2020 年 4 月 16 日,北京大(dà)學張澤民課題組聯合北京大(dà)學人(rén)民醫(yī)院申占龍課題組以及多(duō)位美國科學家(jiā),在 Cell 上(shàng)發表了題為(wèi) Single-Cell Analyses Inform Mechanisms of Myeloid-Targeted Therapies in Colon Cancer 的研究論文 (9)。該研究在單細胞水(shuǐ)平對結直腸癌患者及小(xiǎo)鼠模型的腫瘤微環境進行(xíng)了系統性的刻畫(huà)和(hé)比較, 揭示了兩種靶向髓系細胞的免疫治療策略潛在的作(zuò)用機理(lǐ)。

圖片來(lái)源:Cell

2020 年 12 月 23 日,複旦大(dà)學樊嘉、楊欣榮團隊聯合華大(dà)基因劉石平及吳靓,在 Cell 上(shàng)發表了題為(wèi) Single-cell landscape of the ecosystem in early-relapse hepatocellular carcinoma 的研究論文 (10)。運用單細胞全長轉錄組測序技(jì)術(shù),對肝癌原發腫瘤和(hé)早期複發腫瘤的免疫微生(shēng)态系統做(zuò)出了系統性的刻畫(huà), 在單細胞水(shuǐ)平上(shàng)揭示了早期複發肝癌特征性免疫圖譜和(hé)免疫逃逸機制(zhì)。

圖片來(lái)源:Cell

10. 最後的最後,怎麽能忘了免疫學在新冠研究中的重要地位!

2020 年 5 月 18 日,北京大(dà)學謝曉亮團隊聯合多(duō)家(jiā)單位在 Cell 發表題為(wèi) Potent Neutralizing Antibodies against SARS-CoV-2 Identified by High-Throughput Single-Cell Sequencing of Convalescent Patients’ B Cells 的研究論文 (11)。

圖片來(lái)源:Cell

這項研究利用高(gāo)通(tōng)量單細胞 RNA 和(hé) VDJ 測序技(jì)術(shù),從恢複期患者的抗原富集 B 細胞中快速鑒定出新冠病毒中和(hé)單克隆抗體(tǐ)。在小(xiǎo)鼠模型中,該抗體(tǐ)表現出較強的治療和(hé)預防效果。中和(hé)抗體(tǐ)被篩出來(lái)了,特效藥還(hái)會(huì)遠嗎?

三分鍾看懂新冠病毒中和(hé)抗體(tǐ)篩選 視(shì)頻來(lái)源:BIOPIC & 混知

2020 年 5 月 22 日,軍事科學院的陳薇院士團隊在 Lancet 發表了 Ad5 腺病毒載體(tǐ)新冠疫苗臨床試驗結果: Safety, tolerability, and immunogenicity of a recombinant adenovirus type-5 vectored COVID-19 vaccine: a dose-escalation, open-label, non-randomised, first-in-human trial(12)。

這是首個(gè)公開(kāi)發表的經同行(xíng)評議的新冠病毒疫苗臨床試驗結果,其數(shù)據顯示該疫苗安全且耐受性良好,能夠在人(rén)體(tǐ)內(nèi)誘導針對新冠病毒的免疫應答(dá),是新冠疫苗研發中的裏程碑式進展。

圖片來(lái)源:Lancet

限于篇幅,還(hái)有(yǒu)很(hěn)多(duō)令人(rén)印象深刻的研究沒能在這篇文章中一起整理(lǐ)出來(lái),大(dà)家(jiā)還(hái)有(yǒu)什麽印象深刻的研究,歡迎在評論區(qū)留言哦 ~

新的一年,期待有(yǒu)更多(duō)的精彩研究!

參考文獻:
1.Y. Liu et al., Gasdermin E-mediated target cell pyroptosis by CAR T cells triggers cytokine release syndrome. Sci Immunol 5, (2020).
2.X. Wang et al., Febrile Temperature Critically Controls the Differentiation and Pathogenicity of T Helper 17 Cells. Immunity 52, 328-341 e325 (2020).
3.Y. Lu et al., Complement Signals Determine Opposite Effects of B Cells in Chemotherapy-Induced Immunity. Cell 180, 1081-1097 e1024 (2020).
4.Z. Zhou et al., Granzyme A from cytotoxic lymphocytes cleaves GSDMB to trigger pyroptosis in target cells. Science 368, (2020).
5.X. Zhang et al., Brain control of humoral immune responses amenable to behavioural modulation. Nature 581, 204-208 (2020).
6.L. Yang et al., DNA of neutrophil extracellular traps promotes cancer metastasis via CCDC25. Nature 583, 133-138 (2020).
7.W. Wu et al., Multiple Signaling Roles of CD3epsilon and Its Application in CAR-T Cell Therapy. Cell 182, 855-871 e823 (2020).
8.M. Lv et al., Manganese is critical for antitumor immune responses via cGAS-STING and improves the efficacy of clinical immunotherapy. Cell Res 30, 966-979 (2020).
9.L. Zhang et al., Single-Cell Analyses Inform Mechanisms of Myeloid-Targeted Therapies in Colon Cancer. Cell 181, 442-459 e429 (2020).
10.Y. Sun et al., Single-cell landscape of the ecosystem in early-relapse hepatocellular carcinoma. Cell, (2020).
11.Y. Cao et al., Potent Neutralizing Antibodies against SARS-CoV-2 Identified by High-Throughput Single-Cell Sequencing of Convalescent Patients' B Cells. Cell 182, 73-84 e16 (2020).
12.F. C. Zhu et al., Safety, tolerability, and immunogenicity of a recombinant adenovirus type-5 vectored COVID-19 vaccine: a dose-escalation, open-label, non-randomised, first-in-human trial. Lancet 395, 1845-1854 (2020).