樹突狀細(xì)胞的分化與分類

樹突狀細(xì)胞是一類異質(zhì)性的天然免疫細(xì)胞。主要的DC類型包括傳統(tǒng)DC(cDCs),可分為不同的亞型、漿細(xì)胞樣DC(pDCs)和炎癥性DC(infDCs),它們具有不同的個(gè)體發(fā)生、免疫特性和特定作用。

pDC分泌大量的I型干擾素以應(yīng)對病毒,pDCs可以交叉遞呈抗原,在形態(tài)上類似于產(chǎn)生抗體的漿細(xì)胞。

在人類中,cDCs由兩個(gè)主要亞群(cDC1和cDC2)組成,最初分別以CD141(BDCA3)和CD1c(BDCA1)的表達(dá)為特征。人類cDC1細(xì)胞表達(dá)TLR3和TLR10,識(shí)別病毒和細(xì)胞內(nèi)抗原,并產(chǎn)生III型干擾素。cDC2細(xì)胞表達(dá)TLR2、TLR4、TLR5、TLR6和TLR8。

另一組樹突狀細(xì)胞由所謂的炎性樹突狀細(xì)胞代表,炎癥樹突狀細(xì)胞在從外周血中滲出的組織中分化。在穩(wěn)定狀態(tài)下,特別是在炎癥狀態(tài)下,在不同的組織中都可以檢測到infDCs。

不同DC組的表達(dá)譜和表面標(biāo)記不僅在物種之間不同,而且在同一生物體的不同組織中也不同。

樹突狀細(xì)胞在外周免疫耐受中的作用

樹突狀細(xì)胞通過膜結(jié)合模式識(shí)別受體(PRRs),如Toll樣受體(TLRs),識(shí)別大量病原體相關(guān)分子模式(PAMPs)和損傷相關(guān)分子模式(DAMPs)。主要是處理并向T細(xì)胞提供抗原以刺激其分化。

樹突狀細(xì)胞不僅是協(xié)調(diào)免疫反應(yīng)對抗威脅的核心,而且還需要在穩(wěn)定狀態(tài)下調(diào)節(jié)免疫系統(tǒng)和誘導(dǎo)免疫耐受。具體而言,樹突狀細(xì)胞與胸腺髓質(zhì)上皮細(xì)胞通過MHC-II向自身反應(yīng)的單個(gè)陽性CD4+T細(xì)胞呈遞自身抗原,并在相互作用加強(qiáng)時(shí)促進(jìn)其凋亡。

然而,這個(gè)過程不足以完全消除自身反應(yīng)克隆。外周免疫耐受的其他機(jī)制有助于維持免疫系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài),防止對“自我”或無害抗原的反應(yīng)。同樣,DCs是這一過程的關(guān)鍵。具體而言,不成熟樹突狀細(xì)胞(iDCs)具有比成熟樹突狀細(xì)胞(mDCs)更低的交叉表達(dá)能力和更少的共刺激分子表達(dá)的表型,這賦予了它們耐受性特征和在外周耐受中的關(guān)鍵作用。

樹突狀細(xì)胞也可以通過稱為外周交叉耐受的機(jī)制促進(jìn)自身反應(yīng)性CD8+T細(xì)胞的外周耐受性,促進(jìn)克隆清除、克隆無能和調(diào)節(jié)性T細(xì)胞(Tregs)的分化。

耐受性發(fā)生機(jī)制

在人和小鼠中,tolDCs誘導(dǎo)耐受的機(jī)制有幾種。首先,當(dāng)T細(xì)胞通過T細(xì)胞受體(TCR)和MHC之間的相互作用識(shí)別tolDCs提供的抗原時(shí),如果不存在共刺激信號(hào)(DCs中T細(xì)胞CD28與CD80/CD86結(jié)合),T細(xì)胞無法產(chǎn)生IL-2并增殖。

第二,tolDCs中共抑制分子的表達(dá)在T細(xì)胞中傳播接觸依賴性抑制信號(hào),抑制增殖,促進(jìn)克隆無能。例如,PD-L1是一種抑制性表面受體,DCs對其的表達(dá)參與了耐受誘導(dǎo)。此外,CTLA-4可以調(diào)節(jié)DCs表達(dá)的共刺激分子,損害幼稚T細(xì)胞的啟動(dòng)。

除了細(xì)胞-細(xì)胞接觸依賴機(jī)制外,tolDCs還可以產(chǎn)生幾種耐受性細(xì)胞因子和代謝物。各種類型的tolDC產(chǎn)生IL-10,并可在體外誘導(dǎo)效應(yīng)和記憶CD4+T細(xì)胞無能,以及促進(jìn)分泌IL-10、IFN-γ和TGF-β的Treg和Breg的分化。

最后,tolDCs可以通過克隆清除直接消除T細(xì)胞。例如,樹突狀細(xì)胞腫瘤壞死因子(TNF)相關(guān)凋亡誘導(dǎo)配體(TRAIL)與T細(xì)胞死亡受體之間的相互作用可通過激活caspase途徑促進(jìn)其凋亡。同樣,在T細(xì)胞活化過程中上調(diào)的Fas可與tolDCs中的FasL結(jié)合并促進(jìn)小鼠T細(xì)胞凋亡。

樹突狀細(xì)胞耐受生成的途徑

免疫細(xì)胞分化,包括樹突狀細(xì)胞的免疫原性或耐受性,需要精確的轉(zhuǎn)錄調(diào)控,這主要依賴于轉(zhuǎn)錄因子(TFs)和表觀遺傳機(jī)制。在小鼠細(xì)胞和體外人類分化模型中已經(jīng)鑒定出不同的TFs,例如,在小鼠中,TF PU．1被認(rèn)為是cDC發(fā)育的主要調(diào)節(jié)因子。此外,一些TF與cDC亞群的極化有關(guān):BATF3、IRF8、NFIL3、ID2、NOTCH2、IRF4和KLF4。

TFs與表觀遺傳酶共同作用,靶向特定的基因組位點(diǎn),導(dǎo)致表觀遺傳修飾。眾所周知,DNA甲基化和組蛋白翻譯后修飾等表觀遺傳標(biāo)記可直接或影響細(xì)胞表型和功能,一些研究已經(jīng)證明了不同的表觀遺傳機(jī)制在獲得DC耐受性中的作用。

例如,組蛋白脫乙�；�酶(HDAC)11負(fù)性調(diào)節(jié)人類和小鼠樹突狀細(xì)胞中IL10基因的表達(dá)。此外,在某些炎癥反應(yīng)過程中產(chǎn)生的氧化磷脂可使人單核細(xì)胞來源的樹突狀細(xì)胞在體外分化為耐受表型。特定的DNA甲基化變化也與獲得耐受性有關(guān),人單核細(xì)胞在前列腺素E2(PGE2)存在下的體外分化產(chǎn)生一種tolDC,其中PGE2誘導(dǎo)DNMT3A上調(diào),后者介導(dǎo)免疫原性基因的甲基化和沉默,影響這些細(xì)胞在體外抑制CD8+T細(xì)胞增殖的能力。

自身免疫和炎癥性疾病的抗原特異性DC治療

慢性炎癥性疾病的特點(diǎn)是免疫穩(wěn)態(tài)的破壞和由特定的內(nèi)源性或外源性抗原觸發(fā)的長期或反復(fù)的炎癥反應(yīng)。目前的治療方法可能涉及使用免疫調(diào)節(jié)劑和免疫抑制劑,從小分子如甲氨蝶呤到單克隆抗體,如Ocreizumab。

來源于單核細(xì)胞的耐受性DC細(xì)胞(mo-TolDCs)的治療代表了一種富有前景的替代方案。mo-tolDCs有可能通過在不干擾保護(hù)性免疫的情況下消除病理性自身免疫或炎癥反應(yīng)來“重新教育”免疫系統(tǒng),使其趨向于體內(nèi)平衡。此外,tolDCs可能觸發(fā)自我增強(qiáng)的耐受性回路,從而有理由期待這種療法可能提供持久的有益效果,甚至是治療性的。

到目前為止,基于小鼠模型的tolDCs潛在治療效果的概念證明已用于RA、T1D、MS和器官移植。基于tolDC生物學(xué)的不斷深入了解和動(dòng)物模型的良好結(jié)果,目前已有多個(gè)I期臨床試驗(yàn),正在評估自體免疫和移植中接受者來源的tolDC療法的安全性和可行性。

tolDCs真正應(yīng)用于臨床,需要解決許多問題。不同的tolDC生成方案、劑量、給藥途徑、靶向疾病和涉及的患者類型阻礙了試驗(yàn)數(shù)據(jù)的比較,并強(qiáng)調(diào)了協(xié)調(diào)未來臨床分析的必要性。

此外,開發(fā)基于mo-tolDC治療的一個(gè)關(guān)鍵考慮因素是從患者中分離的單核細(xì)胞可能具有不同于健康個(gè)體的表型,從而產(chǎn)生具有不同功能的tolDC。事實(shí)上,炎癥可以在轉(zhuǎn)錄和表觀遺傳學(xué)水平上影響髓系細(xì)胞的頻率和表型。

此外,產(chǎn)生具有不同表型和耐受性的tolDC的大量步驟的存在構(gòu)成了一個(gè)巨大的挑戰(zhàn),需要建立強(qiáng)有力的質(zhì)量控制指標(biāo),用以評估每個(gè)細(xì)胞產(chǎn)品的表型、效力和安全性。

這些需求推動(dòng)了美國(免疫耐受網(wǎng)絡(luò))和歐洲(關(guān)注和加速基于細(xì)胞的耐受誘導(dǎo)療法的行動(dòng))機(jī)構(gòu)的行動(dòng),以協(xié)調(diào)涉及耐受性細(xì)胞產(chǎn)品的試驗(yàn)設(shè)計(jì)以及免疫監(jiān)測。這些協(xié)同行動(dòng)導(dǎo)致了六個(gè)I/II階段臨床試驗(yàn),評估了各種調(diào)節(jié)細(xì)胞產(chǎn)品在腎移植中的使用;除此以外,目前還有正在進(jìn)行的劑量遞增一期試驗(yàn),調(diào)查多發(fā)性硬化癥患者皮內(nèi)與經(jīng)皮給藥VitD3-tolDCs的對比研究。

展望

近年來,有關(guān)tolDC生物學(xué)與耐受機(jī)制等方面的研究已經(jīng)取得了進(jìn)展,特別是,在轉(zhuǎn)錄組和表觀基因組水平上形成這些細(xì)胞耐受性程序的途徑正在得到更好的理解。此外,一期臨床試驗(yàn)表明,基于tolDC的治療對于某些疾病是安全可行的。

進(jìn)一步的研究需要我們提高對tolDCs生物學(xué)的深入認(rèn)識(shí),其目的是更好地了解在不同疾病的背景下調(diào)節(jié)tolDCs免疫特性的潛力。在針對腫瘤的細(xì)胞治療中,環(huán)境對特定治療的成功起著關(guān)鍵作用,這表明需要更好地控制tolDCs發(fā)揮作用的病理環(huán)境。與此方法一起,對從特定疾病患者中分離的單核細(xì)胞的特征的分析,可能在優(yōu)化第二代tolDC療法中起著關(guān)鍵作用。此外,對于誘導(dǎo)免疫耐受,表觀遺傳學(xué)改變和基于表觀遺傳學(xué)的治療可能為調(diào)節(jié)tolDCs的適應(yīng)性提供新的靶點(diǎn)。

最后,必須規(guī)范臨床試驗(yàn)和免疫監(jiān)測方案,這有助于進(jìn)一步優(yōu)化tolDCs在臨床上的轉(zhuǎn)化,從而理想地治療各種病理狀況,包括某些自身免疫和炎癥性疾病。

參考文獻(xiàn):

1．Tolerogenic Dendritic Cells in Autoimmunity and InflammatoryDiseases． Trends Immunol． 2020 Dec 5; S1471-4906(20)30259-3．

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