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兰卫医学助力客户登顶《Immunity》 揭秘肺部共生真菌诱发肺纤维化的新机制   兰卫科创 肺纤维化（Pulmonary Fibrosis, PF）是一种以肺间质进行性瘢痕形成为特征的致死性呼吸系统疾病，其细胞外基质的过度沉积会严重损害患者的肺部结构与呼吸功能。既往研究表明，肺泡巨噬细胞（alveolar macrophages, AMs）的异常活化在纤维化发生发展中发挥关键作用，可通过促进成纤维细胞增殖与活化，加速病理进程。 C型凝集素受体（C-type lectin receptors, CLRs）主要表达于髓系细胞表面，是调控肺部免疫应答的重要模式识别受体。其中，Dectin-1（基因：CLEC7A）作为识别真菌β-葡聚糖的关键模式识别受体，在肺部抗真菌免疫中占据重要地位。肠道共生真菌已被证实可影响炎症反应，然而肺部常驻共生真菌群落在PF发生发展中所扮演的具体角色，仍知之甚少。特别是，肺部共生真菌是否通过Dectin-1介导AMs发生免疫代谢重编程，从而驱动其向促纤维化表型转化，这一机制链条尚缺乏系统性研究。 兰卫医学科研团队协助深圳市儿童医院研究团队系统解析了真菌微生态与免疫代谢互作在肺纤维化中的调控作用。该研究以《Dectin-1 facilitates lung fungal-mediated pulmonary fibrosis》为题发表于国际期刊《Immunity》，为理解PF的免疫机制提供了新的理论依据。 一 核心发现与机制概述 研究团队取得了突破性发现：肺部共生真菌是推动肺纤维化的重要“幕后推手”，而Dectin-1则是关键的“信号放大器”！ 核心机制概述：在肺纤维化发生时，一种特定的肺部共生真菌（Engyodontium）通过结合AMs表面的Dectin-1受体，激活了下游的Raf1信号通路（值得注意的是，这一过程竟然绕过了经典的CARD9通路）。这一信号级联反应促使原本处于“静息状态”的AMs发生“黑化”，转变为促纤维化表型（大量分泌Arginase-1和TGF-β）。这些促纤维化因子随后激活了成纤维细胞，最终导致严重的肺纤维化。 研究结论示意图 二 研究思路 三 研究过程与实验结果解析 1.临床现象与基因敲除验证：Dectin-1是纤维化的“帮凶” 为系统评估CLRs在肺纤维化中的作用，研究者首先分析了人类IPF患者scRNA-seq数据（GSE157691），发现CLEC7A在CLRs家族中表达最为显著，并特异性富集于AMs。其表达不仅在IPF肺组织中显著上调，还与AMs标志基因MRC1及多种胶原和纤维化相关基因呈正相关关系。在博来霉素（BLM）诱导的小鼠肺纤维化模型中，Clec7a在静息及活化AMs中均明显升高，并与纤维化相关基因表达谱一致。功能研究表明，Dectin-1缺失（Clec7a−/−）可显著缓解BLM诱导的肺纤维化，表现为生存率提高、胶原沉积减少及组织结构损伤减轻。转录组与单细胞分析进一步揭示，Clec7a缺失抑制了促纤维化AMs相关基因表达，同时下调TGF-β信号通路及细胞外基质相关基因集。分选AMs结果亦证实Arg1和Tgfb1表达降低。这提示Dectin-1在肺纤维化进程中发挥关键调控作用。 图 Dectin-1敲除显著逆转肺纤维化进程 2.细胞命运追踪：Dectin-1驱动巨噬细胞“促纤转化” scRNA-seq和巨噬细胞转移实验揭示，在纤维化过程中，静息状态的肺泡巨噬细胞需要依赖Dectin-1信号，才能“转型”为高表达Arginase-1和TGF-β的促纤维化巨噬细胞。如果使用Dectin-1拮抗剂（Laminarin），则能有效阻断这一恶性转化。 3.揪出关键通路：依赖Raf1，而非CARD9 既往研究普遍认为，Dectin-1主要通过经典的CARD9通路介导下游信号转导。然而，本研究通过基因敲除验证发现，Card9缺失并未显著影响BLM诱导的肺纤维化进程，提示其在该疾病中的作用有限。相较之下，Dectin-1的另一下游分子Raf1在纤维化调控中发挥关键作用：无论采用Raf1抑制剂GW5074干预，还是在巨噬细胞中选择性敲除Raf1，均可显著减轻体重下降、胶原沉积及促纤维化基因表达，且该效应依赖于Dectin-1存在。此外，巨噬细胞耗竭与回输实验，以及与成纤维细胞的体外共培养研究进一步表明，阻断Dectin-1-Raf1信号轴可抑制成纤维细胞活化及纤维化相关基因表达。这些结果表明，在肺纤维化背景下，Dectin-1主要通过一条CARD9非依赖、Raf1依赖的非经典信号通路发挥作用，从而修正了既有认知，并揭示了新的关键调控机制。 图  锁定Raf1！非经典通路的全新发现 4.锁定真凶：揪出肺部特异性共生真菌 为明确Dectin-1的功能性配体来源，研究者首先通过抗真菌药物氟康唑（FCZ）清除小鼠肺部真菌，发现可显著缓解BLM诱导的肺纤维化，包括体重下降减轻及促纤维化因子表达降低，而该效应在Clec7a−/−小鼠中消失，提示真菌作用依赖Dectin-1信号通路。进一步结合Dectin-1-Fc融合蛋白“垂钓”策略与ITS测序分析，鉴定出肺部共生真菌Engyodontium sp.可作为关键配体来源。功能验证表明，将该真菌重新定植于小鼠肺部后，可显著加重纤维化表型，且该效应依赖Dectin-1-Raf1信号轴，在Dectin-1缺失背景下不再出现。 图 破案了！肺部共生真菌Engyodontium sp.现出原形 5.临床转化验证：在人类IPF样本中重现机制 在机制研究基础上，作者进一步在人类IPF样本中验证Dectin-1信号的临床相关性。组织学与免疫荧光结果显示，纤维化区域中DECTIN-1⁺CD206⁺AMs显著富集，并与α-SMA⁺成纤维细胞紧密接触，且DECTIN-1与RAF1在空间上共定位，提示该通路在人体内处于活跃状态。单细胞转录组与拟时序分析揭示，MRC1hi AMs逐步向SPP1⁺等促纤维化亚群转化，且CLEC7A与TGFB1表达呈正相关。功能上，IPF患者BAL细胞上清可显著诱导成纤维细胞中ACTA2、COL1A1等基因表达；Dectin-1激动剂Curdlan进一步增强该效应，而拮抗剂Laminarin或Raf1抑制剂GW5074则可有效阻断。体外实验亦证实，激活Dectin-1-Raf1通路可促进人源AMs获得促纤维化表型。 图 回归临床：在人类IPF患者中得到完美印证 四 优势与创新点 本研究首次明确“肺部局部共生真菌”在肺纤维化发生中的关键驱动作用，将研究视角拓展至肺部微生态，丰富了对疾病发生机制的整体认识。 “ 机制创新 发现了Dectin-1在肺纤维化过程中并非依赖经典的CARD9通路，而是通过一条“CARD9非依赖、Raf1依赖”的非经典信号通路发挥作用，从而拓展了CLRs信号转导网络的理论体系。 “ 转化潜力明确 在机制阐明的基础上，研究进一步提出了可行的干预方向，包括抗真菌治疗、Dectin-1拮抗剂（如Laminarin）以及Raf1靶向抑制剂等，为目前缺乏有效治疗手段的肺纤维化提供了具有潜力的全新治疗策略。 本文由 医学事务中心 王博 提供

真菌感染每年导致全球约380万人死亡，其中耳念珠菌和隐球菌等耐药菌株肆虐，传统药物如棘白菌素（如Caspofungin）对隐球菌天然无效。近期《Cell》一项研究报道，团队从链霉菌天然产物中筛选出丁内酯A（Butyrolactol A, BLA），它能通过抑制真菌膜磷脂翻转酶Apt1-Cdc50复合物，破坏膜不对称性，显著增强Caspofungin对耐药菌的杀伤力。冷冻电镜结构揭示BLA将翻转酶“锁死”在失效状态，动物实验证实组合疗法可完全清除感染。这项研究为抗真菌药物研发提供了新靶点，有望化解临床耐药困境。 无声的杀手：真菌感染如何成为全球健康危机？ 在抗生素滥用的时代，细菌耐药性屡见头条，但另一种威胁正悄然蔓延——真菌感染。世界卫生组织数据显示，全球超10亿人受真菌病影响，每年死亡人数达380万，超过结核病和疟疾的总和。其中，隐球菌性脑膜炎是艾滋病患者的主要死因之一，死亡率接近100%。更棘手的是，耳念珠菌（Candida auris）这类“超级真菌”对现有药物广泛耐药，被WHO列为最高优先级威胁。 目前临床抗真菌药仅有三类：多烯类（如两性霉素B）毒性强，唑类易产生耐药，而最新一代棘白菌素（如Caspofungin）虽对哺乳细胞毒性低，却对隐球菌天然无效。科学家们长期困惑：为何体外实验显示Caspofungin能抑制隐球菌的β-葡聚糖合成酶，体内却无效？答案藏在真菌细胞的膜结构中——一种名为“翻转酶”的蛋白质机器，成了耐药的关键堡垒。 土壤中的救星：意外筛出天然增效剂BLA 2019年，加拿大麦克马斯特大学Gerard Wright团队做了一件看似“老土”的事：他们从4000多种放线菌和真菌提取物中筛选能增强Caspofungin活性的化合物。在隐球菌培养皿中，一个编号为BLA的提取物引起注意——它单独使用时抑菌效果平平，但与Caspofungin联用后，竟让耐药菌彻底崩溃！ 进一步研究发现，BLA是一种多酮类多醇化合物，最早于1992年从链霉菌中分离，但结构一直未明确。团队通过Mosher酯分析和核磁共振技术，首次解析其立体构型为2R,3R,4S,5R,6R,7S,8S,9R,10R。更妙的是，他们用合成生物学手段将BLA生物合成基因簇导入模式菌株，产量提升10倍，解决了天然产物提取难的瓶颈。 图2. BLA与CAP在隐球菌和多药耐药耳念珠菌中的协同作用 棋盘实验显示，BLA与Caspofungin联用对隐球菌和耳念珠菌的FICI指数均＜0.5（＜0.5即协同作用），且能实现完全杀菌。在蜡螟幼虫感染模型中，单药无效的剂量下，组合治疗使存活率从0提升至70%！ 翻转酶“锁死”之谜：BLA如何破防真菌细胞膜？ 图2. BLA扰乱固醇稳态而不直接靶向ERG或细胞壁 真菌细胞膜与人类细胞最大区别在于其富含麦角固醇（相当于动物的胆固醇），而BLA的结构与两性霉素B相似，团队最初猜测它可能靶向固醇合成。但实验发现，外源添加麦角固醇无法逆转BLA的杀伤，说明机制不同。 图3. BLA抑制Apt1-Cdc50破坏膜结构和运输 通过全基因组测序筛选BLA耐药突变株，目标锁定在Apt1基因——它编码一种P4-ATP酶翻转酶，与辅助亚单位 Cdc50形成复合物，负责将磷脂从膜外翻转到膜内，维持膜不对称性。当Apt1或Cdc50突变后，真菌对BLA耐药性飙升百倍！冷冻电镜结构揭晓关键机制：BLA的γ-丁内酯头基嵌入翻转酶的底物通道，其四烯烃尾链像“鱼叉”一样卡住通道入口，使酶僵死在E2P状态，无法运输磷脂。 这一“锁死”导致磷脂酰丝氨酸在膜外堆积，膜稳定性崩塌，细胞内容物泄漏。更重要的是，膜破坏使原本难以进入的Caspofungin大量涌入，双剑合璧致真菌于死地。 从试管到动物：BLA组合疗法的实战验证 在感染耳念珠菌的小鼠皮肤定植模型中，单独使用BLA或Caspofungin几乎无效，而低剂量联用48小时后真菌负荷下降1000倍！组织切片显示，联合治疗组真菌细胞破裂，免疫细胞浸润减少。尤其令人惊喜的是，BLA对人类细胞毒性极低（IC50＞100μg/mL），远低于两性霉素B，安全性优势显著。 团队还发现，BLA的增效作用具有广谱性，对曲霉、毛癣菌等同样有效。其机制特异性高：仅在翻转酶功能完整的菌株中起效，且与唑类、多烯类药物无交叉耐药，为临床联用提供空间。 未来之战：翻转酶抑制剂能否开启抗真菌新时代？ 这项研究的意义远超单一化合物——它首次证实磷脂翻转酶是可成药靶点，破解了棘白菌素对隐球菌耐药的世纪难题。目前团队正在开发BLA衍生物，试图优化其口服生物利用度。更长远地，针对翻转酶的设计可能延展到其他膜相关感染，如寄生虫病。 当然，挑战仍在：BLA在体内代谢、长期毒性需进一步评估。但毫无疑问，这种“老药新用”的策略为抗真菌武器库添了重器。 重要参考文献 Czaplewski L et al. Alternatives to antibiotics—a pipeline portfolio review. Lancet Infect Dis. 2016.核心内容：系统综述抗生素替代方案，指出内溶素等生物疗法是应对耐药危机的关键方向。Jun SY et al. Comparison of the antibacterial properties of phage endolysins SAL-1 and LysK. Antimicrob Agents Chemother. 2011.核心内容：证实SAL-1内溶素的催化活性优于LysK，为ZAM-CS设计提供理论依据。Becker SC et al. LysK CHAP endopeptidase domain is required for lysis of live staphylococcal cells. FEMS Microbiol Lett. 2009.核心内容：揭示CHAP域在内溶素杀菌中的核心作用，支撑模块化设计策略。World Health Organization. WHO fungal priority pathogens list to guide research, development and public health action. 2022.核心内容：首次发布真菌优先级病原体清单，耳念珠菌、隐球菌被列为最高危等级。Brown GD et al. Hidden killers: human fungal infections. Sci Transl Med. 2012.核心内容：揭示真菌感染的全球负担被低估，呼吁加大防治投入。 历史文章 32μg/mL就能灭活真菌！西北工业大学团队《Journal of Advanced Research》揭秘中药成分α-hederin，毒性仅氟康唑1/3 IF47.1！！67%到100%的生存逆转：自递送胶束如何成为真菌脑膜炎的“游戏规则改变者”？ WHO紧急警告！致命真菌耐药率超90%，抗菌肽打造“破壁利器”，登顶《Advanced Science》 科学家用AI设计抗菌肽，竟对超级细菌真菌双杀！《Cell Reports》独家解读Zhao团队数据 “自然从未停止制造解药，只是我们忘了如何倾听土壤的密语。”