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器官移植開展至今，移植器官的保存、手術(shù)及術(shù)后處理已日益成熟，受者存活率有所增高，但移植排斥反應(yīng)仍然是威脅受者長期存活的重要因素。因此深入研究器官移植免疫排斥發(fā)生的細(xì)胞信號新機(jī)制，鑒定新的治療靶點(diǎn)，對開發(fā)新型免疫制劑具有重大的理論及臨床意義。中山大學(xué)藥學(xué)院（深圳）鄧文斌教授、陳紅波和程芳副教授團(tuán)隊(duì)近三年在此研究領(lǐng)域取得了一系列重要成果。
首先，團(tuán)隊(duì)首次提出T細(xì)胞活化的核仁協(xié)同激活新理論，發(fā)現(xiàn)一個(gè)核仁定位蛋白復(fù)合體NF45/90通過調(diào)控核仁rDNA基因轉(zhuǎn)錄和核糖體組裝，是T細(xì)胞活化經(jīng)典信號通路“calcineurin-NFAT-IL-2”不可或缺的協(xié)同刺激信號；并成功將一個(gè)抗癌“老藥”CX5461的適應(yīng)癥擴(kuò)展到器官移植免疫排斥研究領(lǐng)域（EMBO Mol Med, 2021 Mar 5;13(3):e12834. IF=12.1)。
此外，該研究團(tuán)隊(duì)還首次證實(shí)了免疫檢查點(diǎn)系列分子在器官移植排斥中的作用，并發(fā)現(xiàn)其可以作為新型免疫抑制劑開發(fā)的靶點(diǎn)。免疫檢查點(diǎn)分子是免疫系統(tǒng)中的抑制性調(diào)節(jié)分子，廣泛表達(dá)在免疫細(xì)胞上，臨床上主要通過單克隆抗體阻斷免疫負(fù)調(diào)控信號進(jìn)而增強(qiáng)腫瘤免疫效果。團(tuán)隊(duì)通過小鼠心臟移植模型和臨床腎臟移植樣本調(diào)查發(fā)現(xiàn)，在器官免疫排斥發(fā)生時(shí)，PD-1、LAG3、CD80等免疫負(fù)調(diào)控分子在T細(xì)胞和其他免疫細(xì)胞中的表達(dá)量顯著升高，團(tuán)隊(duì)推測是免疫系統(tǒng)為了建立免疫耐受，以對抗免疫細(xì)胞的過度活化。然而，團(tuán)隊(duì)檢測發(fā)現(xiàn)其相應(yīng)的配體分子比如PD-L1、CTLA-4和FGL1在體內(nèi)并沒有相應(yīng)的升高表達(dá)，因此免疫耐受仍然難以建立。開發(fā)免疫檢查點(diǎn)分子激動(dòng)劑（小分子藥物或單抗）難度大，到目前為止還沒有上市藥物。由于細(xì)胞膜可以很好的表達(dá)復(fù)雜結(jié)構(gòu)膜蛋白，為呈遞免疫檢查點(diǎn)配體分子、增強(qiáng)免疫負(fù)調(diào)控，重建免疫耐受提供了可能。該團(tuán)隊(duì)前期通過基因工程技術(shù)，制備了可以高表達(dá)配體分子的細(xì)胞膜納米囊泡，并發(fā)現(xiàn)其能夠在體內(nèi)外有效地抑制PBMC和T細(xì)胞的增值，延長移植器官的存活時(shí)間。（ACS Nano. 2020 Jul 28;14(7):7959-7969，副封面文章，IF=15.9；Biomater Sci. 2021 Feb 23;9(4):1246-1255. 封面文章，IF=6.8；Theranostics. 2021 Apr 7;11(12):6033-6043. IF=11.6）。
雖然細(xì)胞膜囊泡制備簡單和來源充足，已經(jīng)成為了非常有前景的生物遞送材料，但是也還存在很多問題。首先，在制備過程中，膜的不完整性、內(nèi)外膜翻轉(zhuǎn)，都有可能降低囊泡的治療效率。此外，針對一些免疫性的疾病，細(xì)胞膜囊泡可能由于其免疫原性而給免疫疾病的治療帶來未知的安全隱患，所以課題組一直在尋找更有效、生物相容性更高的生物材料。外泌體是一種細(xì)胞分泌的天然脂質(zhì)雙層膜結(jié)構(gòu)，與細(xì)胞膜囊泡相比具有更好的臨床應(yīng)用潛力。課題組前期利用IFN-γ誘導(dǎo)了黑色素瘤細(xì)胞分泌高表達(dá)PD-L1的外泌體，并證明了其良好的免疫抑制能力（此研究結(jié)果發(fā)表在 Journal of Extracellular Vesicles, 2020,(9):1709262. IF=25.841）。
近日，該研究團(tuán)隊(duì)在Advanced Science上發(fā)表了題為“Engineered small extracellular vesicles as a FGL1/PD-L1 dual-targeting delivery system for alleviating immune rejection”的研究論文（副封面文章，IF=16.806）。在此研究中，作者鑒定LAG-3和PD-1是兩個(gè)潛在的器官移植免疫排斥治療靶點(diǎn)，成功制備了間充質(zhì)干細(xì)胞來源的FGL1/PD-L1雙靶點(diǎn)外泌體，發(fā)現(xiàn)其能夠在小鼠異體心臟移植模型中有效減輕移植排斥，展現(xiàn)了良好的治療效果。
臍帶間充質(zhì)干細(xì)胞已經(jīng)開展了包括器官損傷修復(fù)在內(nèi)的多種難治性疾病的臨床研究，被證明是一種安全有效的細(xì)胞。間充質(zhì)干細(xì)胞來源的外泌體（MSC-EVs）具有MSC的大部分特性，并具有細(xì)胞免疫調(diào)節(jié)功能，現(xiàn)已被證明可以通過調(diào)控T細(xì)胞和B細(xì)胞的增殖來調(diào)控適應(yīng)性免疫反應(yīng)，所以MSC-EVs成為治療免疫性疾病絕佳的生物載體。課題組采用生物工程技術(shù)改造MSC，獲得了PD-L1/FGL1雙表達(dá)的MSC-sEVs。同時(shí)體外細(xì)胞學(xué)和體內(nèi)動(dòng)物模型實(shí)驗(yàn)結(jié)果均發(fā)現(xiàn)，PD-L1/FGL1雙表達(dá)MSC-sEVs具有更強(qiáng)的抗器官移植免疫排斥作用。最后還證明，PD-L1/FGL1雙表達(dá)MSC-sEVs聯(lián)合低劑量的FK506，起到顯著的協(xié)同治療效果。器官移植排斥最好的治療手段是重建免疫耐受，而Treg細(xì)胞和Th1/Th2的比例在免疫耐受重建過程中至關(guān)重要。前期研究表明FK506不能重啟Treg細(xì)胞，因?yàn)門reg細(xì)胞是較少依賴于NFAT信號途徑的。但研究發(fā)現(xiàn)，PD-L1/FGL1雙表達(dá)MSC-sEVs具有優(yōu)異的重建Treg細(xì)胞和Th1/Th2比例的能力，這或許是兩者聯(lián)合取得更好治療效果的分子理論基礎(chǔ)。
高表達(dá)FGL1/PD-L1的間充質(zhì)干細(xì)胞外細(xì)胞囊泡抑制心臟移植排斥反應(yīng)示意圖
上述研究得到了國家自然科學(xué)面上項(xiàng)目、廣東省自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目、深圳市科創(chuàng)委基礎(chǔ)研究重點(diǎn)項(xiàng)目和中山大學(xué)重大和交叉項(xiàng)目培育基金等多個(gè)項(xiàng)目的支持。
項(xiàng)目組已建立先進(jìn)的高通量遺傳文庫篩選技術(shù)平臺（CRISPR pooled gRNA libraries)，致力于自身免疫和移植免疫領(lǐng)域的新機(jī)制和新靶點(diǎn)發(fā)現(xiàn)，并開發(fā)基于新靶點(diǎn)的新型免疫抑制劑藥物。同時(shí)，團(tuán)隊(duì)也成功建立了規(guī)模化的人源和植物源外泌體大規(guī)模制備和應(yīng)用平臺。
相關(guān)論文鏈接：
1. https://doi.org/10.15252/emmm.202012834
2. https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsnano.9b09065
3. https://doi.org/10.1039/D0BM01798A
4. https://www.thno.org/v11p6033.htm