XCR1

今天小编给大家解读一篇2月发表在Journal of Hepatology杂志（IF：25.7/Q1）的文章“Single cell landscape of functionally cured chronic hepatitis B patients reveals activation of innate and altered CD4-CTL-driven adaptive immunity”。在本文中作者结合单细胞数据、流式细胞术和免疫荧光，阐明与慢性乙型肝炎（CHB）和功能治愈（FC）患者相关的免疫病理细胞状态。背景慢性乙型肝炎(CHB)病毒感染影响2.57亿人，主要在亚太地区和非洲地区，每年估计有80万人死于肝硬化和肝癌。慢性乙型肝炎患者很难彻底治愈和清除病毒感染，在患者血清中出现或不出现抗HBs抗体的情况下，病毒表面抗原(HBsAg)的丧失，也叫功能治愈(FC)。病毒感染的清除在很大程度上取决于强大和持久的适应性免疫反应。病毒特异性CD8 T细胞参与急性乙肝病毒感染。然在慢性乙肝患者中，乙肝病毒特异的CD8 T细胞最终耗尽。最近的研究表明，适应性免疫反应的损害除了高抗原负荷外，还与暴露于病毒抗原的时间有关。先天免疫反应在慢性乙型病毒性肝炎中的具体作用仍存在争议，且相对知之甚少。先天免疫反应通常被认为是慢性乙肝患者的功能受损。最近一项研究发现了一种特定的Kupffer细胞(KC)亚群，该细胞在IL2的存在下重新激活了乙肝病毒特异性CD8 T细胞的抗病毒功能。此外，其他研究表明，NK细胞细胞毒活性的增强与肝脏炎症之间存在正相关关系，尤其是在核苷类似物(NA)治疗后清除乙肝表面抗原的患者中。这些研究暗示了先天免疫细胞在慢性乙肝的解决中的潜在功能。尽管最近的研究已经通过不同测序方法探索了CHB不同阶段的肝脏环境的动态情况，但FC患者的疾病相关细胞状态(DAC)仍然难以捉摸。在本文中，作者主要目的是探索持续控制乙肝表面抗原丢失的机制基础。同时用scRNA-seq和多参数流式细胞术检测了每例肝穿刺活检的核心细胞和匹配的PBMCs，并分离了CHB患者或已实现功能性治愈的患者。通过对转录组谱、推断的细胞间相互作用和基于流式细胞术的验证研究的系统分析，作者发现了不同的免疫和上皮细胞状态，如CD4-CTL、NK细胞、中性粒细胞和表达MHC-II类分子的肝细胞，这些细胞可能在FC患者实现和维持HBsAg持续丢失中发挥重要功能。此外，作者首次提供了FC患者中存在cccDNA的直接证据。结果CHB和FC患者肝脏和PBMCs的单细胞图谱作者将CHB患者分为治疗组(n=29)和未治疗组(n=29)，其中检测到病毒HBsAg, CHB患者达到FC (n=9)。FC患者在治疗后(n=7)或自发(n=2)显示病毒HBsAg清除，并在HBsAg消失后7 ~ 84个月进行分析。作者对肝脏活检和患者匹配的PBMCs中分离出的细胞进行了scRNA-seq，以及多参数流式细胞术。并利用多重免疫荧光(mIF)染色和图像分析对来自同一肝活检的组织切片进行了验证研究（图1A）。为了重点分析免疫细胞亚群和HBV特异性T细胞的表型，CHB患者根据其定量HBsAg (qHBsAg)进行分层，高(>10000 IU/ml)，中(1000-10000 IU/ml)，和低(0.05-1000 IU/ml)（表1）。 表1：样本的EASL指南图1 CHB和FC患者的肝脏单细胞转录组图谱和匹配的PBMCs肝脏中适应性和固有免疫细胞的组成有明显的变化CHB (n=15)和FC (n=8)患者的单细胞转录组分析在肝内捕获了47109个细胞，包括26种不同的主要细胞类型/状态，分别是上皮细胞(肝细胞和胆管细胞)、免疫细胞(T细胞、B细胞、NK细胞、单核细胞、巨噬细胞、树突状细胞、中性粒细胞和肥大细胞)、内皮细胞和星状细胞(图1B)。PBMCs主要由17种不同免疫细胞亚型(主要包括T、NK、单核细胞、DCs和B细胞以及干细胞和中性粒细胞)构成(图1E)。FC患者肝内环境中T细胞显著减少，同时NK细胞和中性粒细胞增加(图1D)。而这一现象在PBMCs种并未观察到(图1G)。流式细胞术(图1H)也证实FC患者肝活检中T细胞的减少和NK/NK T细胞群的增加，而外周血则没有这种类似的改变(图1-I)。总体而言，这些观察结果提示，功能治愈的患者肝脏内的免疫细胞组成可能存在特定变化，而这些变化可能并不总是准确地反映在PBMCs中。FC患者表现为CD8 T细胞耗竭减少并出现CD4相关的适应性免疫应答接下来作者细分了主要的T细胞和NK细胞簇，然后对这些细胞类型进行重新聚类(图2A-A’)。确定了不同的细胞亚型，包括CD4辅助性T细胞、CD4细胞毒性T细胞或CD4-CTLs 、CD8效应T细胞、耗竭的CD8 T细胞、CD8记忆T细胞、Treg 细胞、肝脏常驻NK或LR-NK、常规NK或cNK 细胞以及NK T细胞。FC患者中，耗竭的PDCD1+CD8 T细胞显著减少，FOXP3+Treg几乎完全缺失(图2A-D)。耗竭标志物如TIGIT、LAG3和PDCD1在FC患者中显著降低(图2C-D)。而且这种图变化主要反映在肝脏而非PBMCs。与CHB患者相比，FC患者的FOXP3+ Treg频率下降，在肝脏中更明显(图2C)。对肝脏CD8 T细胞进行流式细胞术分析也显示，在FC患者中，PD1+和TIM3+耗竭CD8 T细胞的频率显著较低(图2E)。这不仅体现在CD69+组织驻留CD8 T细胞中，也体现在转运CD69- T细胞中。根据qHBsAg水平对CHB患者进行分层表明，耗竭CD8 T细胞的减少与qHBsAg的减少相关(图2E)。FC的患者中伴随着耗竭的CD8 T细胞和Treg细胞的丢失，CD4-CTL细胞数量增加（表达效应毒性淋巴细胞相关标志物PRF1、GZMA、GZMK、TNF、NCR3）(图2 F-F’)。此外，这些CD4-CTLs表达与终末分化、抗原敏感的CD4 T细胞(IL7R, KLRG1)相关的标记物，这些标记物显示出独特的炎症和细胞毒性效应细胞特征，包括肿瘤坏死因子(TNF)。同时它们也表达NCR3基因，类似于NK样细胞的特征（图2F, F）。流式细胞术分析显示，在组织驻留(CD69+)和转化(CD69-) T细胞中，KLRG1+ CD4 T细胞的频率均增加(图2F”)。低qHBsAg组CHB患者外周血中CD4+KLRG1+细胞比例显著高于高qHBsAg组。如图2G-G'所示，与高qHBsAg患者相比，低qHBsAg患者KLRG1+ CD4细胞中颗粒酶B和穿孔素的表达增加约2-3倍，进一步证实了qHBsAg的丢失可能与CD4-CTL的出现有关。RNA velocity 分析表明，FC患者CD4-CTL的出现和增加很可能是由naïve CD4细胞分化而来(图2H)。轨迹分析也揭示了CD4-CTL和传统CD8 T细胞之间存在明确界限。作者鉴定了两种CD8 T细胞亚群：一种细胞主要在CHB中，也产生耗竭的CD8 T细胞，以PDCD1、LAG3和TIGIT的表达为标志(图2C, D)。FC的标志是耗竭的CD8 T细胞簇明显消失。剩余的CD8 T细胞亚群向NKT和cNK细胞转变。在CMV暴露的情况下也观察到类似的观察结果，CD8 T细胞表现出先天样特征，这归因于BCL11B表达缺失。cNK和NKT细胞簇在FC患者的LR-NK细胞中增加，这表明从CD8到NKT或cNK到LR-NK的转变可能促进固有免疫激活状态。总之，这些数据表明存在与CD4-CTL表达效应蛋白(PRF1, GZMA, IFNG, TNF)和通路(如IL2, STAT5)相关的适应性免疫应答改变。也强调了T细胞的可塑性以获得先天样特征功能。图2 FC患者表现出Tregs缺失、CD8 T细胞耗竭以及cd4相关适应性免疫反应的出现抗原特异性CD4 T细胞在FC患者中作为病毒清除的关键调节因子接下来，作者利用流式细胞术全面表征并比较了在CHB患者(n=17)和FC患者(n=6)肝脏和PBMCs中发现的CD8和CD4 T细胞群的表型。HBV DNA水平和qHBsAg水平之间有很强的正相关。组织驻留(CD69+) CD4和CD8 T细胞显示了记忆样T细胞(CD127+)频率的增加，以及衰老(CD57+)和终末分化(HLADR+)标志物的丧失。这些观察结果再次表明，不仅在免疫表型变化的稳健性方面，而且在两种组织类型(肝脏与PBMCs)之间观察到的模式方面存在显著差异。耗竭和衰老的丧失，加上记忆样T细胞的增加，提示FC患者在缺乏病毒抗原的情况下，CD4和CD8 T细胞的效应表型和增殖能力增加（补充图1C-E）。这些观察结果表明，FC患者耗竭和衰老的丧失，加上记忆样T细胞的增加，提示FC患者在缺乏病毒抗原的情况下，CD4和CD8 T细胞的效应表型和增殖能力增加。补充图1在HBV感染的自然史中，HBV特异性T细胞，尤其是CD8 T细胞与病毒控制相关。作者询问HBV特异性T细胞应答在CHB和FC患者之间是否有差异。利用酶联免疫斑点技术（Enzyme Linked Immunospot Assay,  ELISpot）对HBV特异性T细胞进行去卷积，发现慢性乙型肝炎患者和FC患者的HBV特异性T细胞应答均具有肽-特异性（peptide-specific）。通过细胞内细胞因子染色进行的进一步分析表明，在出现FC的患者中，HBV特异性T细胞主要包含在CD4 T细胞群中，而HBs-特异性CD4 T细胞的出现频率高于相应的CD8 T细胞(图2I)。在所有CHB患者中均发现了核心和HBx-特异性CD8 T细胞，但频率较低(无论qHBsAg水平如何，图2I)。FC患者的pol和HBs特异性CD8 T细胞明显增加。HBV特异性CD4 T细胞(主要是pol和HBs特异性)只在出现FC的患者中观察到(图2I)，这提示在功能性治愈的长期维持中，某些肽-特异性（peptide-specific）T细胞的稳健效应功能具有重要意义。肝内NK细胞在FC患者中表现为启动状态除了CD4-CTLs的增加外，FC患者还表现出经典固有免疫应答的增加。肝脏scRNA-seq数据的分析显示，LR-NK细胞显著增加(图3A-A′)，这些细胞被认为通过分泌细胞因子和参与与各种类型细胞的信号相互作用(如招募DCs到炎症部位，促进抗原交叉呈递，从而重塑肝脏环境。FCGR3A+传统NK (cNK)细胞直接参与抗体依赖性细胞毒性(ADCC)，并且可促进抗病毒T细胞应答，在FC患者中也显示出轻度增加(图3A-A′)。LR-NK细胞和cNK细胞的免疫效应功能均增加，并具有细胞因子-趋化因子分泌特异性（图3B-C）。此外，肝脏中流式细胞术分析显示，随着qHBsAg水平的下降，CXCR6+ CD69+ NK簇逐渐富集(图3D)。在FC患者中，这些细胞中激活性受体(NKp46、CD38、NKG2D和TRAIL)的表达升高和抑制性受体(如PD1和TIM3)表达降低(图3D’-D’’)。在早期的研究中已经报道过CXCR6+ CD69+ NK细胞是scRNA-seq分析中确定的LR-NK细胞的代表。也就是说，部分FC患者的LR-NK细胞还表现出其他抑制性受体的中高表达，如PD1和LAG3(图3D’-D’’)。基于这些标志物，作者确定了CD69+ CXCR6high CD16-(图3D' )和CD69+ CXCR6low CD16+(图3D' )细胞亚群，这些细胞随着HBsAg水平下降而出现，并在FC中富集。作者还发现了另一个由CD69+CXCR6- CD16-标记的细胞群，该细胞中qHBsAg水平较低(图3D'-3D'')。总之，多参数流式细胞术数据表明，组织驻留的NK细胞的效应细胞毒性功能必须被活化和抑制受体的平衡表达仔细调节。图3 FC患者表现出肝内NK细胞的预激状态FC患者肝内髓样环境重塑为免疫活跃状态以上数据表明FC患者的肝脏逐渐向免疫激活状态转变。为了了解患者的全身免疫反应，作者通过Luminex分析了血浆细胞因子、趋化因子和可溶性受体。血浆分析显示，促炎细胞因子和趋化因子如IL -1 β， ENA-78 (CXCL5)， BAFF和MCP-1 (CCL2)逐渐增加，而qHBsAg水平降低。其中，ENA-78是一种上皮中性粒细胞吸引蛋白，已知由内皮细胞产生，募集中性粒细胞、T细胞、B细胞和嗜酸性粒细胞到肝脏，这表明FC患者的低度炎症。中性粒细胞是构成抵御病原体第一道防线的肝内髓系细胞群的关键组成部分。越来越多的证据表明，中性粒细胞可作为固有免疫的长期调节剂，并在病毒感染和消退期间改变免疫环境中发挥作用。因此，作者探索了中性粒细胞的性质和组成在CHB和FC患者的全血和肝室中的变化。如图4A和A'所示，FC患者的全血总体中性粒细胞频率较低。然而，cluster 4(图4A和A′′cl4)显示的成熟亚群似乎在FC患者中频率增加。在不同的全血中性粒细胞亚群中， FC患者的中性粒细胞募集标志物(如CXCR2、CXCL8、CEBPB、NCF和NAMPT)总体下降。然而，在FC患者中，全血cl4中性粒细胞显示出高水平的DUSP1、PTGS2、CEBPB、ISG15、IFIT3、IFITM1和IFITM3的表达(图4B)。与CHB患者相比，FC患者上调的通路显示了通过NFkB、干扰素应答、细胞因子产生的调节、对病毒和模式识别受体通路的应答增加(图4B'和B')。FC患者的肝室中中性粒细胞数量高于CHB患者(图4C-C”)。中性粒细胞的富集可能是由于在肺部疾病和其他组织中经常观察到的中性粒细胞浸润和边集现。此外， 中性粒细胞和内皮细胞的CXCR4-CXCL12相互作用增加，CXCR1/2-CXCL2相互作用减少(图4D)，这意味着在功能治愈的患者中，中性粒细胞运输增加，并且它们长期驻留在肝脏内。FC中性粒细胞中干扰素刺激基因(ISG)的减少表明，它们可能不再积极地参与诱导先天应答(图4E)。然而，这些细胞在病毒再激活过程中反复暴露的情况下，仍有能力分泌关键细胞因子给信号效应细胞(CD4/CD8 T细胞，NK细胞)以清除病毒。此外，作者还分析了MacParland等人整合的健康肝脏中的髓系细胞中炎症基因的表达，并将其与作者自己的scRNA-seq数据进行了比较。FC患者的髓系细胞显示出不同水平的促炎和免疫活性基因(IL1B, TNF, IFNG, TGFB1, NFKB1, IL6和CD80)，而抗炎基因，如IL10的表达似乎在FC患者中比CHB和健康肝脏低得多。此外，髓系细胞的单细胞谱也提示，FC患者的肝脏环境发生了明显的重塑，转变为免疫活动状态。流式细胞术分析证实，FC患者肝脏内的CD14+促炎单核细胞增加，表明存在低级别免疫应答的生态系统。CellPhoneDB分析显示，DC2和FOLR2/VSIG4 KC群体与CD4-CTLs和记忆样CD8细胞均显示出稳健的相互作用(补充图2E-E”)，因此提示它们在诱导主动免疫应答方面的假定功能。总之，这些数据强调了髓系细胞在调节从抗炎环境向免疫活性环境的转变方面的重要功能，其机制可能是通过FOLR2/VSIG4 KCs调节增加的病毒抗原呈递和效应细胞的再教育。重要的是，这些结果强调了中性粒细胞作为FC患者持续病毒清除的重要介质的重要作用，并进一步支持增强的固有免疫反应可能在实现功能性治愈中发挥重要作用的假设。补充图2图4 FC患者肝脏内存在边缘中性粒细胞图5 功能性治愈患者肝细胞中MHC II类分子表达增加FC患者肝细胞表达MHC-IIFC患者肝脏中的免疫细胞谱显示肝脏环境中存在促炎开关，通过LR-NK，cNK和中性粒细胞增加固有免疫应答；通过特异性KCs促进CD4和CD8 T细胞的抗原呈递；以及CD4-CTLs的出现，这些CTL可以被促炎刺激(IL2, TNF, IFNG)激活，并由KC培养。目前的关键问题是，在功能性治愈患者中，CD4-CTL或HBV特异性T细胞如何有效靶向呈递病毒抗原的肝细胞。在这项研究中，作者成功地从15例CHB和8例FC患者中提取了足够数量的肝细胞(n~1850)。肝细胞亚群(图5A-A′′)似乎与FC患者特异性相关。除了HLA-A、HLAB和HLA-C表达外，MHC Il类分子(包括HLA-DPA1、HLA-DPB1、HLA-DRA、HLA-DRB1、CD74和CTSS)也高表达(图5B、C)。总体而言，与CHB患者相比，FC患者中MHC I/MHC ll值较低的肝细胞数量较多。据报道，干扰素治疗可在体外肝细胞(HepG2-NTCP和PHH)和体内小鼠模型中诱导MHC Il类分子表达。通路分析显示，在MHC ll高的肝细胞中，细胞质翻译、抗原呈递和处理、凋亡、白细胞分化信号和淋巴细胞活化等增加(图5D)。在CellPhoneDB分析中，与CHB患者相比，FC患者中肝细胞与LR-NK或CD4-CTLs之间的HLA-C-FAM3C、EGFR-MIF、EGFR-COPA的相互作用减少，而XCR1-XCL1/2、HLA-DPA1-TNFSF9、CD74-COPA、CD74-MIF的相互作用增加(图5E-F)。即使在NUC+/-IFNa治疗后HBsAg仍然为阳性的患者(表1)，与FC (Sloss)患者相比，MHC Il基因(HLA-DRA、HLADRB1、HLA-DPB1)的表达显著减少(图5G)。与此同时，与FC患者相比，接受治疗的非sloss (NSLoss)患者还表现出功能障碍、耗竭的CD4-CTL其效应蛋白(如GZMA、PRF1和TNF)的表达水平较低(图5H)，同时检查点基因(包括PDCD1)的表达水平显著较高(图5H’)。总之，MHC ll高的肝细胞与LR-NKs细胞和活化的CD4-CTL之间的相互作用增强，可能触发靶向免疫应答，从而维持对CHB的长期控制。作者猜想是否有低水平的残留HBsAg由整合DNA合成，或极低水平的残留活性cccDNA可能被anti-HBs抗体掩盖，因此不容易被qHBsAg检测法检出。通过数字微流控PCR对FC患者进行的病毒学研究显示，与CHB相比，FC患者的肝活检中cccDNA水平低50倍，但持续存在(图6A)。此外，尽管FC患者的cccDNA、HBV DNA(图6B)和3.5kb HBV RNA水平较低，但FC患者的3.5kb HBV RNA与cccDNA的比值与CHB患者相似(图6 C-D)。此外，利用HBV-bait捕获富集的病毒序列的单细胞cDNA扩增(sccDNA)证实了数字微流控PCR的结果(图6E-H)。具体来说，在映射到与患者匹配的病毒基因型(图6E-H)后，病毒转录本在CHB(图6E, F)和FC(图6G,H)肝细胞中均有表达。正如预期的那样，从FC样本分离的肝细胞中病毒转录水平比CHB低100-1000倍。总之，这些数据表明，FC患者的残留cccDNA可被积极转录，以支持少量肝细胞内低水平的持续病毒复制。图6 FC患者肝细胞内存在低水平的cccDNA和病毒转录物总结在这项工作中，作者使用了多种方法包括单细胞测序、流式细胞术、ELISpot、细胞内细胞因子染色等等，主要研究了乙肝患者不同治疗结局中的免疫病理标志以及潜在的机制。文章的亮点之一就是数据，作者的患者数据非常丰富,不仅有不同乙肝患者而且测了肝脏组织以及样本匹配的PBMCs。通过单细胞分析肝组织和相匹配患者的PBMCs中疾病相关细胞状态研究，以此来为非功能性治愈患者的潜在机制提供新的见解。另外的一个亮点是，虽然文章以生物信息分析为主，但使用了非常多的湿实验手段，来证明生信分析的结果。识别微信二维码，添加生物制品圈小编，符合条件者即可加入生物制品微信群！请注明：姓名+研究方向！版权声明本公众号所有转载文章系出于传递更多信息之目的，且明确注明来源和作者，不希望被转载的媒体或个人可与我们联系(cbplib@163.com)，我们将立即进行删除处理。所有文章仅代表作者观点，不代表本站立场。

导读：随着对适应性免疫在细胞和分子水平上的认识，靶向免疫细胞的抗原因其可能提高疫苗效力和/或调节免疫反应质量，同时减少脱靶效应，被证明是开发创新、强效疫苗的成功策略。随着mRNA疫苗的发展，近几年已经探索了几种将包裹mRNA的纳米颗粒递送系统靶向免疫细胞（树突状细胞DC）的方法，DC是最有效的抗原呈递细胞，也是B细胞和T细胞免疫的关键介质，被认为是细胞特异性抗原递送的理想靶标。那么如何设计mRNA疫苗递送系统以靶向免疫细胞呢？2023年11月，GSK团队在Front Immunol期刊发表综述文章：《Straight to the point: targeted mRNA-delivery to immune cells for improved vaccine design》。文章汇总了mRNA定向递送免疫系统的潜在特异性靶点、靶向受体-配体类别以及递送系统的研究进展。一、免疫细胞靶向由于常规疫苗（抗原、灭活病原体）开发周期长（5-10年），针对新发和再发疾病的疫苗开发难度大，科学家们致力于探索新的疫苗平台，最近，mRNA疫苗在设计和疗效方面有较大突破，其之所以能脱颖而出，与以下特性有关：1、安全性：mRNA的非感染性和非整合性避免感染或插入诱变的潜在风险。2、稳定性：mRNA疫苗可通过纳米载体（如LNPs）实现体内递送，使其免于降解、快速摄取和细胞质递送，避免抗载体免疫。3、高产量：由于体外转录反应的高产量，mRNA疫苗具有经济高效、可扩展生产的潜力。4、可修饰性：可进行快速修饰调节半衰期和免疫原性特征，用于个性化治疗或紧急适应新出现的病原体。但同时mRNA疫苗具有以下不足：1、潜在的脱靶效应：肌肉注射后，会有少部分到达血流，最终主要进入肝脏和脾脏，出现脱靶效应。2、非特异性：mRNA-LNPs的给药会诱导中性粒细胞、单核细胞和DCs快速和局部浸润到给药部位及引流淋巴结（LNs），但主要是单核细胞和DCs翻译mRNA并上调关键的共刺激受体（CD80和CD86）和细胞因子产生。3、针对某些蛋白（如刺突蛋白）的抗体反应持久性较短，需要连续给予加强剂量以保持对感染的保护。mRNA选择性靶向免疫细胞因可增强免疫应答、减少疫苗使用剂量、增加保护时长、最大程度减少脱靶及副作用的特性，成为解决上述问题的关键技术。而抗原呈递细胞（APCs），尤其是DCs，因其通过启动幼稚T细胞来启动适应性免疫的独特能力成为mRNA靶向递送的候选细胞。研究表明，即使在低抗原剂量下，DC靶向也能增强和加速特异性抗体反应。使用与特定细胞表面的受体特异性相互作用的配体可实现靶向，不同受体的参与会影响所诱导免疫反应的类型，从而获得特定的结果。DCs可表达多种靶向递送疫苗的受体，包括C型凝集素受体（CLRs）、Toll样受体、清道夫受体、趋化因子受体、补体受体和Fc受体等。DC靶向不仅可提高mRNA疫苗的功效，还能扩大其作用的病原体范围。除DC亚群，参与免疫反应的其他细胞类型（如巨噬细胞）也可作为靶标。图1. APC靶向LNP-mRNA作用机制二、靶细胞下表从起源、分布、特征/功能等方面对多种抗原呈递细胞（APC）进行比较：每种APC都有优点和局限性：与pDCs相比，cDCs在抗原呈递和T细胞活化方面更有效；与巨噬细胞相比，DCs因其拥有卓越的抗原呈递及从外周组织迁移到淋巴结的能力而具有更强引发抗原特异性免疫反应的能力，使其在进行靶向递送方面更具优势。最终靶向何种APC还取决于要靶向的病原体或抗原的特征，多种APCs（如DCs和巨噬细胞）的组合可引发协同效应并产生更强大和多功能的免疫反应。三、靶受体免疫反应的类型和程度取决于捕获抗原的环境，包括用于内化的受体。因此，靶向递送平台的成功取决于配体-受体对的正确选择。3.1  C型凝集素（CLRs）受体3.1.1 CLRs的通性CLRs是由1,000多种蛋白质组成的超家族，因其在各种免疫细胞（包括DCs、巨噬细胞和中性粒细胞等）表面大量表达，并在识别自身和非自身抗原、内化、抗原加工、启动免疫反应、调节免疫细胞间相互作用中发挥作用，被作为靶向抗原和mRNA递送的靶标：CLRs具有一个保守的结构基序-碳水化合物识别结构域（CRD），通过与保守的钙螯合结合位点的相互作用来识别病原体（病毒、细菌和真菌）相关的碳水化合物结构，促进识别和吞噬作用；CLRs信号转导可分为两组：第一组通过基于整合免疫受体酪氨酸的激活（ITAM）样基序（Clec-2、Dectin-1）转导细胞内信号，或通过与携带ITAM的FcRγ接头分子（Dectin-2、Mincle、BDCA-2）结合转导细胞内信号。磷酸化后，ITAM 基序募集并激活 Syk，Syk通过激活转录因子NF-kB复合体的亚基来诱导促炎细胞因子的转录。第二组CLRs在其胞浆末端具有基于免疫受体酪氨酸的抑制（ITIM）基序（例如 MICL）。3.1.2 甘露糖受体甘露糖受体（CD206， MR）为巨噬细胞和DCs表达的内吞受体，介导甘露糖苷（从简单甘露糖到高级甘露聚糖结构）以及岩藻糖和硫酸化LacdiNAc的可溶性配体的交叉呈递，上述特性使基于甘露糖的靶向成为最常见的CLR靶向策略之一。2006年White等人在体外模型中使用甘露糖基化脂质体来增加单核细胞来源的DCs（moDCs）对OVA的摄取。大量报告表明，基于甘露糖的策略通过受体介导的机制增加了免疫细胞中mRNA疫苗的内化和转染。2011年首次报道了MR靶向癌症疫苗的临床试验，但MR靶向mRNA疫苗的临床活性尚不清楚。3.1.3 其他C型凝集素1、DC-SIGN：钙依赖型，存在于人的DCs和巨噬细胞亚群上，可结合高甘露糖基化糖缀合物和含岩藻糖的抗原，通过促进T细胞粘附到DC表面以查找肽抗原的存在来介导DC-T细胞相互作用。DC-SIGN会诱导细胞内信号转导，从而调节其他病原体识别受体PRRs（如TLRs）的信号转导。2、DEC-205（CD205）：在DCs、单核细胞和LCs上表达，也在B细胞、T细胞和NK细胞上低水平表达，具有识别凋亡和坏死信号、参与内吞作用并增加MHC II呈递的功能。大多数DC205靶向依赖于抗体或抗体片段的使用，从而产生有效的DC靶向和增强的抗原交叉呈递，2011年进行了针对抗HIV DEC-205靶向疫苗的临床试验。3、Dectin-1：由DCs、巨噬细胞、单核细胞、中性粒细胞和T细胞亚群表达，能特异性识别具有不同亲和力的可溶性和颗粒性β（1-3）和/或β（1-6）连接葡聚糖，通过肌动蛋白依赖性吞噬作用促进颗粒摄取并通过ITAM样基序参与细胞活化，因可以与CD4+和CD8+T细胞结合并促进增殖被认为是一种共刺激分子。4、Langerin（CD207）：由LCs、真皮DCs和其他DCs亚型表达，已成功使用抗体或小分子糖作为靶向配体在体外进行LC靶向，Wamhoff等人发现了一种Langerin拟糖配体，并使用功能化脂质体证明了其对Langerin+细胞的选择性。Schulze等人用这种Langerin配体在体外选择性地将纳米颗粒（脂质体）靶向人LCs，该配体可用于功能化封装药物、抗原或毒素的纳米颗粒以递送至LCs中。5、DNGR-1（Clec9a）和MGL（Clec10a）：DNGR-1/Clec9a在人cDC1上选择性表达。与该受体的特异性相互作用可促进非人灵长类动物的体液免疫，最近研究发现DNGR-1特异性肽可将纳米颗粒靶向Clec9a+ DC。MGL在人cDC2（CD1c+ DCs）上特异性表达，选择性地结合GalNAc末端和具有不同糖基化谱的粘蛋白-1肽。Heger等人发现，使用Clec10a结合糖肽，可以选择性靶向PBMCs中的CD1c+细胞（cDC2），但未观察到单独的Clec10的配体可诱导CD1c+ DCs的激活或细胞因子分泌。6、hDCIR（Clec4a）：存在于外周血中的CD14+单核细胞、CD15+粒细胞、所有DC亚群（包括pDCs）和B细胞上，T细胞中未发现，使用抗体将抗原靶向DCIR可增加LCs、血液mDCs和pDCs的交叉呈递，并增强体外人细胞中CD8+ T细胞触发。3.2 用于mRNA靶向递送的其他受体1、Toll样受体（TLRs）：由先天免疫系统细胞（如巨噬细胞和DCs）、适应性免疫细胞亚群表达，通过识别病原体相关分子模式PAMPs在先天免疫系统中发挥关键作用，研究使用Pam3CSK4（一种TLR-2激动剂）作为靶向配体将纳米颗粒靶向DCs。2、X-C基序趋化因子受体1（XCR1）：可识别XCL1的趋化因子受体，在cDC1上选择性表达。Fossum等人研究Clec9a、DEC-205和XCR-1作为靶标，使用编码与抗原融合的单链可变片段（scVf）的DNA疫苗注射到小鼠体内，发现靶向XCR-1导致脾脏和肺中IFN-γ+CD8+ T细胞反应增强，细胞毒性更强，尽管Clec9a和XCR1都是cDC1特异性的，但导致不同的结果，因此不仅细胞亚型，受体本身也决定了靶向的结果和疗效。表1 免疫细胞靶向案例、靶向策略和结果四、纳米颗粒作为靶向mRNA递送载体将mRNA与载体结合以保护其免于降解并实现胞内递送。目前输送系统简单分为病毒和非病毒载体。病毒载体利用其自然进化的能力将遗传物质有效地转移到细胞中，实现高效率翻译，但其自身的趋向性并不总是满足治疗需求，且诱导的免疫反应可转化为反应原性损害治疗效果。目前纳米颗粒（特别是脂质纳米颗粒LNP）为首选的非病毒载体，提供了定制其特性以优化其作为转染剂性能的可能性。脂质纳米颗粒（LNPs）已从脂质体和脂质复合体进化为更有效的mRNA载体，出现了可电离脂质，其优势在于：1、可电离脂质在酸性pH值下带正电，在生理pH值下带中性电，该特性大大改善了永久性阳离子脂质的固有缺点，如耐受性差和细胞毒性；2、可电离脂质在内体中酸化后，胺基团被质子化并促进氯离子转运以平衡膜电荷和渗透压，直到膜被破坏并将遗传物质递送到胞质溶胶中；3、通过增加可电离脂质疏水尾部的不饱和度以及调整其pKa，可增加内体逃逸，增强疫苗效力；4、可电离脂质能实现高速率mRNA包封，由于生产过程中水相的pH值较低，可电离脂质带正电，从而促进了与带负电荷的mRNA骨架的相互作用。LNPs另一个成分是聚乙二醇化脂质，由亲水性PEG聚合物与疏水脂质偶联而成。聚乙二醇化脂质可阻止调理素结合，增加LNP循环时间并防止颗粒融合。通过改变PEG脂质锚定长度，可调整其从LNP表面的脱落速率，对促进细胞摄取和内体逃逸至关重要。另外LNPs中的磷脂和胆固醇有助于mRNA包封及增强稳定性。对LNPs脂质成分和/或比例进行多种修饰，实现其优先在特定器官中积累的特性，Goswami等人表明，甘露糖化胆固醇可改善抗RSV自扩增mRNA疫苗（SAM）的内化和效力，一些MR靶向siRNA的例子（配体直接连接到siRNA 或siRNA包封颗粒）也被报道。图2 LNP 结构、组成和靶向配体加入策略五、结论靶向先天免疫相关细胞上的特异性受体可以产生针对疫苗量身定制的更强大、更持久的免疫反应，不同先天免疫细胞亚群的联合靶向策略更令人期待，因为它们在免疫反应中起着独特而核心的作用。如巨噬细胞驱动炎症反应，而树突状细胞在抗原呈递给T细胞中起关键作用，若同时靶向两种细胞类型可能有助于启动改善的抗原特异性免疫反应。需要进一步的研究来识别不同细胞类型中潜在的共同关键受体，或配制具有多种靶向配体组合的LNPs。对于开发RNA递送载体，应在载体配方步骤中考虑组分的相容性，以及保持有效的内体逃逸和充分的多价配体展示的必要性。eGFP mRNA和mCherry mRNA在293T细胞中实现高表达参考文献[1] Clemente B, Denis M, Silveira CP, Schiavetti F, Brazzoli M, Stranges D. Straight to the point: targeted mRNA-delivery to immune cells for improved vaccine design. Front Immunol. 2023 Nov 27;14:1294929. doi: 10.3389/fimmu.2023.1294929.识别微信二维码，添加生物制品圈小编，符合条件者即可加入生物制品微信群！请注明：姓名+研究方向！版权声明本公众号所有转载文章系出于传递更多信息之目的，且明确注明来源和作者，不希望被转载的媒体或个人可与我们联系(cbplib@163.com)，我们将立即进行删除处理。所有文章仅代表作者观点，不代表本站立场。

2024年1月上旬，一家致力于开发肿瘤细胞因子疗法的临床阶段的免疫生物学公司Simcha Therapeutics宣布，已与J&J旗下Janssen Biotech达成了一项许可和选择权协议，Janssen将利用Simcha的新型专有诱饵抗性IL-18(DR-18)为其候选CAR-T细胞疗法“装甲”。该协议由Johnson & Johnson Innovation促成。Simcha目前唯一公开的候选药物就是ST-067，是Simcha设计的一种“抗诱饵”的工程化IL-18变体(DR-18)。在临床前研究中，DR-18单独使用以及与抗PD-1等免疫检查点抑制剂联合使用时表现出强大的抗肿瘤活性。IL-18的功能和挑战免疫功能：IL-18作为一种IL-1家族的促炎细胞因子，和IL-12、IL-15一样具有活化记忆样NK细胞的功能。IL-18调节Th1和Th2细胞的反应，也作用于非极化T细胞、NK/NKT细胞、B细胞、DC和巨噬细胞，在IL-12存在的条件下产生IFN-γ。不含IL-12但含有IL-2的IL-18则可诱导CD4 NKT细胞、NK细胞甚至已分化的 Th1细胞产生Th2细胞因子。IL-18和IL-3还能诱导肥大细胞和嗜碱性粒细胞产生IL-4和IL-13。Int J Mol Sci.除了免疫功能，IL-18还参与维持能量稳态和神经稳定性。例如，IL-18是肝脏和棕色脂肪组织中脂质代谢所必需的。在小鼠中，缺乏IL-18会导致海马细胞线粒体功能障碍，表达出抑郁样症状和认知障碍。IL-12/IL-15/IL-18三联激动剂是IL-18在候选药物中最常见的出场方式。IL-18及其受体亚基(IL-18Rα/Rβ)在激活和功能障碍的肿瘤CD8+T细胞中均有丰富的表达，表明IL-18激动剂可以有效地刺激抗肿瘤反应。在第四代CAR-T设计中，TRUCK CAR也会诱导促进包括IL-18在内的细胞因子分泌，从而增强免疫细胞活化。 Adv Cell Gene Ther.IL-18的应用问题尽管理论上IL-18可以在“热”肿瘤以及“冷”肿瘤中发挥其广泛的免疫刺激活性，但实际药物开发中却发现，采用和其他细胞因子相同策略的重组IL-18疗法对于各类适用免疫疗法的肿瘤基本都无效。天然IL-18抗癌活性较弱，是由于肿瘤会产生高水平的IL-18“诱饵受体”(decoy receptor)作为干扰信号，也就是IL-18结合蛋白(IL-18BP)。IL-18BP是一种分泌性拮抗剂，能以极高的亲和力结合IL-18。在接受rIL-18治疗的患者中，IL-18BP的血清浓度增加了10倍至100倍。IL-18BP也是IFNγ活性的重要生物标志物。在肿瘤微环境中，IL-18和IL-18BP均高度表达，并且IL-18可以通过分泌IFN-γ进一步增加IL-18BP蛋白的浓度。IL-18Rα则主要表达在肿瘤内的T和NK细胞上，少数髓系细胞也有低表达。IL-18BP表达的增加还和激活的CD8+ T细胞的存在有关，在人和动物模型中观察到CD8+ T细胞比其他 IL-18反应性淋巴细胞更优先活化。在NSCLC患者血清中，在抗PD-1或者PD-L1治疗之后，IL-18BP的表达还会进一步增加。NatureSimcha技术的优势其设计的DR-18能通过IL-18受体保留完整的信号能力，但不受IL-18BP的抑制，并且可以在肿瘤微环境中保持强大的免疫刺激。Nature其结构是通过使用酵母表面展示的定向进化来筛选超过2.5亿个mIL-18变体而得的，这些变体在13个受体接触位置被随机分配给那些与IL-18Rα结合但不与IL-18BP结合的变体。最后其获得了一个特异性结合IL-18Rα的群体。对这个群体的测序揭示了11个独特的序列，从中创建了两个“共识序列”，并对其进行重组表达，用表面等离子体共振法测定了它们与IL-18R、α和IL-18BP的亲和力。所有选定的突变体都保留了IL-18Rα结合，与IL-18BP的结合则可忽略不计(Kd>10μM)。临床前小鼠模型显示：DR-18和IL-18相关突变体CS1对IL-18Rα的亲和力相似。用DR-18治疗结直肠癌和黑色素瘤肿瘤显示出强烈的肿瘤生长抑制作用、小鼠存活率提高，部分小鼠实现肿瘤完全消退。肿瘤内P14+ CD8+ T细胞的频率、数量和产生IFN-γ的功能显著增加。此外，XCR1+cDC1细胞的耗尽在治疗期间不影响DR-18的疗效。Nature从TME整体情况而言，DR-18诱导了淋巴细胞、巨噬细胞、粒细胞和成纤维细胞簇的显著变化，造成TME免疫重塑。此外，DR-18还表现出增加多功能TIL水平、扩增瘤内干细胞样T细胞和NK细胞抗肿瘤功能的效果。Nature该小鼠模型所使用的DR-18经过人源化后，在人和食蟹猴外周血单核细胞中验证了相同的IFN-γ产生能力。ST-067目前正在1/2期临床试验中作为单一疗法和与KEYTRUDA®（帕博利珠单抗）联合治疗，用于实体瘤患者和在其他免疫治疗药物上取得进展的患者。根据Simcha官网的描述，他们在细胞因子研究中的一个主要努力方向是设计具有量身定做的生物学活性的“设计者”细胞因子，以精确地激活抗肿瘤免疫程序，一定程度上可以理解为符合“精准治疗”的行业风向。小结IL-18在多种炎症性疾病中均起到重要作用，从机制上说是一个比较有潜力的激动剂靶点。Simcha的技术如果真的能突破IL-18结合蛋白造成的有效性问题同时提高精准杀伤能力，确实能给强生带来新的CAR-T组合策略。不过，IL-18的多效性作用取决于其细胞因子环境，经过CAR结构竞争性拮抗后究竟还保留多大的免疫作用还未可知。不敢定论IL-18BP会不会带来强有力的效力，不过可以看出的是大药企的偏好和“广撒网”战略。类似亘喜生物被阿斯利康收购，足够差异化的技术平台是现在这些国际巨头药企收缩投资力度之后的首要目标，尤其是在CAR-T这个越来越“卷”的领域。相关文章：构建肿瘤免疫微环境的15个细胞因子参考文献：1.https://www.biospace.com/article/releases/simcha-therapeutics-announces-license-and-amp-option-agreement-to-develop-novel-decoy-resistant-il-18-for-use-in-cell-therapy-applications/?s=862.Landy, E., Carol, H., Ring, A. et al. Biological and clinical roles of IL-18 in inflammatory diseases. Nat Rev Rheumatol 20, 33–47 (2024). https://doi.org/10.1038/s41584-023-01053-w3.Yamanishi K, Hata M,et al. Molecular Mechanisms of IL18 in Disease. Int J Mol Sci. 2023 Dec 6;24(24):17170. doi: 10.3390/ijms242417170.4.Zhou, T., Damsky, W., Weizman, OE. et al. IL-18BP is a secreted immune checkpoint and barrier to IL-18 immunotherapy. Nature 583, 609–614 (2020). https://doi.org/10.1038/s41586-020-2422-65.Yasuda K, Nakanishi K, Tsutsui H. Interleukin-18 in Health and Disease. Int J Mol Sci. 2019 Feb 2;20(3):649. doi: 10.3390/ijms20030649.6.Chmielewski M, Abken H. TRUCKS, the fourth-generation CAR T cells: Current developments and clinical translation. Adv Cell Gene Ther. 2020; 3:e84. https://doi.org/10.1002/acg2.84本周好文推荐如需转载请联系佰傲谷并在醒目位置注明出处·····