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生命中心栗占国和刘万里合作揭示TNF-α引起B10细胞炎性转变促进类风湿关节炎发病的新机制

 

  2024年2月1日,生命中心的临床免疫学PI来自北京大学人民医院风湿免疫科的栗占国教授团队,和基础免疫学PI来自生命中心的刘万里教授团队,通力合作在风湿病领域顶级生物医学期刊《风湿病年鉴》(Annals of the Rheumatic Diseases,IF为27.4)发表题为《TNF-α引起调节性B10细胞炎性转变促进类风湿关节炎发病》的研究论文。发现在类风湿关节炎(RA)病人中B10细胞数量降低,并发生炎性转变,分泌促炎因子IFN-γ和IL-17A,而降低抑炎因子IL-10,且此类炎性B10细胞的比例和数量与RA病人临床严重度呈现明显正相关;揭示在RA病人中高表达的TNF-α是调控B10细胞数量和功能的核心调控因子,TNF-α通过抑制B10细胞分化所需元件SHIP-1而破坏B10细胞的稳定性和分化;靶向TNF-α的生物制剂可以恢复B10细胞的免疫抑制表型,从而发挥针对RA的治疗效果;为药王TNF-α生物制剂在自免病领域靶向治疗的巨大成功提供新的免疫学解释。

  RA是一种高致残性自身免疫病,以慢性破坏性关节病变为主要特征,并涉及全身多个脏器。其发病机制至今尚不清楚,靶向TNF-α的生物制剂虽然具有较好治好治疗效果,但无法根治该疾病。因此,探究RA的发病机制以及TNF-α的靶向生物制剂的治病原理是基础免疫学和临床免疫学关注的重点和难点问题。

  识别自身抗原的自反应性B细胞的异常活化和RA疾病的发生发展有重要的临床相关性,其突破免疫耐受后产生的一系列自身抗体是RA疾病的生物标志物。临床治疗方面,应用CD20单抗清除B细胞可以发挥显著的治疗效果,进一步证实自反应性B细胞在RA发病中的地位。近些年来,跟自身免疫病相关的一些新的B细胞亚群不断被鉴定出来,包括但不限于年龄相关B细胞(Science 383:413-421,2024),亮氨酸tRNA合成酶2高表达的B细胞(Immunity 55:1067-1081,2022),非典型记忆性B细胞(Ann Rheum Dis 78:1090-1100,2019)等。此类B细胞具有一定的分泌细胞因子的功能,例如分泌IFN-γ的炎症性B细胞(Cell Res 24:161–76,2014)和分泌IL-17A的炎症性B细胞(Nat Immunol 14:514–22,2013)等。分泌IL-10的B细胞又被称为调节性B10细胞,是目前功能较为明确,研究较为透彻,跟自身免疫病较为相关的一类调节性B细胞亚群(J Immunol. 199:3063-3073,2017;Am J Pathol. 180:2375-85,2012;J Immunol. 184:3321-3325,2010)。在小鼠中,B10细胞的表面标志物已经被鉴定,目前公认CD19+CD5+CD1dhi的B细胞具有明确的B10细胞表型和功能。在人体中,CD19+CD27+CD24hi被认为具备B10细胞的特征,然而跟自身免疫疾病密切相关的人类B10细胞的关键调控因子及其分子机制并不清楚。

  围绕上述问题,论文作者通过RA病人的随访队列建立,RA病人的临床标本检测,一系列的基因敲除小鼠的免疫分析,单细胞及转录组数据分析,以及针对关键因子的生化分子实验等,证实在RA病人中B10细胞数量降低,并且留存的B10细胞展现炎性转变,分泌促炎因子例如IFN-γ和IL-17A,而降低抑炎因子IL-10,且此类炎性B10细胞的比例与RA病情呈正相关。进一步研究发现RA病人高表达的TNF-α是调控B10细胞数量和功能的关键因子。TNF-α抑制B10细胞的糖酵解,从而抑制其增殖。TNF-α引起B10细胞炎性转变,上调分泌IFN-γ和IL-17A,而抑制IL-10分泌。针对RA病人外周血的单细胞数据库分析进一步揭示RA病人的炎症性B10细胞在趋化因子通路、IL-17信号通路、TLR信号通路、破骨细胞分化通路过度活化。针对RA病人外周血的转录组测序筛选及进一步分子机制研究揭示,TNF-α可以抑制论文作者前期鉴定的B10细胞免疫分化所需元件SHIP-1,从而破坏B10细胞的稳定性和免疫分化(J Immunol. 199:3063-3073,2017)。更重要的是,论文作者通过针对RA病人的随访队列研究发现,接受靶向TNF-α的生物制剂治疗后的RA病人,其体内B10细胞的水平显著升高,且B10细胞的炎性状态也被逆转,恢复IL-10分泌,这一重要的免疫抑制表型,缓解RA病人症状。

  综上,本论文促进对于调节性B细胞尤其是B10细胞在自身免疫病中的作用及机制的认识。本论文揭示TNF-α的靶向生物制剂针对RA疾病能发挥临床治疗效果的免疫学新机制,该机制也值得在TNF-α抑制剂发挥治疗作用的其他自身免疫病中进行进一步检验。更重要的是,虽然有临床前研究显示,体外扩增的B10细胞可以用于治疗RA及多发性硬化等疾病,我们的研究结果提示,应用自体扩增的B10细胞用于临床治疗RA等自身免疫疾病需要非常谨慎,它们可能因为发生炎性转变而促进疾病的进展。

  北京大学人民医院风湿免疫科/风湿免疫研究所胡凡磊研究员和北京大学首钢医院风湿免疫科石连杰副教授为论文的共同第一作者,北京大学人民医院风湿免疫科/风湿免疫研究所和生命中心临床免疫学PI栗占国教授、胡凡磊研究员、清华大学生命学院免疫学研究所和生命中心基础免疫学PI刘万里教授为论文的共同通讯作者。该研究得到国家自然科学基金重点和面上项目、北京市科委专项、北京市风湿免疫重点实验室、生命科学联合中心(CLS)以及天然药物及仿生药物国家重点实验室等基金的资助。北京大学人民医院风湿免疫科栗占国教授团队和清华大学生命学院免疫所刘万里教授团队,常年提供生物医学方面的博士后科研岗位,有兴趣者请邮件联系栗占国教授(li99@bjmu.edu.cn)或者刘万里教授(liulab@mail.tsinghua.edu.cn)。

 

ARD论文链接:https://ard.bmj.com/content/early/2024/02/01/ard-2023-224878

 

 

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