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    科学研究

 免疫学系的科学研究工作主要围绕免疫细胞发育与分化、免疫功能基因组、non B-Ig研究、肿瘤的免疫治疗四大研究方向展开。

 1免疫细胞发育与分化

免疫细胞发育的细胞学过程及其分子调控机制关乎到免疫学的一些基本问题。已故著名免疫学家陈慰峰院士是我国该领域研究的开拓者,多年的工作产生了较为深厚的沉积。其研究工作主要包括6个方面:(1)胸腺衰老:探讨了Aire KO鼠发病前后的胸腺衰老现象及其可能的机制,发现Aire的缺失在早期对胸腺衰老具有保护作用,但后期可通过自身免疫性Th1细胞回流加速胸腺衰老进程,减低免疫监视能力,加剧自身免疫病的病情。本研究为自身免疫病和胸腺衰老之间的关系提供了直接证据。(2)Treg细胞:小鼠Treg细胞在出生1-2周时在肝脏聚集和活化,抑制Th1型炎症反应,促进肝脏的免疫耐受和脂质代谢功能的成熟,该工作揭示了小鼠新生期Treg在保障肝脏功能成熟中的关键性调控作用。(3)iNKT细胞:PDCD5和TRAF3IP3分别通过调节转录因子TOX2的稳定性和募集并活化MEK/ERK通路在胸腺NKT1的早期和NKT2的后期调节iNKT亚群的分化,该工作揭示了iNKT亚群在胸腺中分化调节的新机制。(4)中性粒细胞:PRAK通过抑制凋亡和自噬,促进中性粒细胞蛋白酶入核,进而促进中性粒细胞NET的形成和细菌的清除,PRAK的缺失导致细胞凋亡明显增加,凋亡相关分子的高表达和自噬小体的过度生成抑制中性粒细胞蛋白酶入核,导致NET无法形成。抑制凋亡可部分挽救和恢复NET的产生。该工作揭示了PRAK在氧化应激诱导的细胞凋亡、自噬和NET平衡中的调控作用。(5)B细胞:PGE2通过EP4受体抑制B2细胞的分化和IgE的分泌,拮抗小鼠哮喘的发生,PGE2通过EP4-Akt-Foxo1顺序激活从而促进了PPARγ的表达,而PPARγ作为E3泛素连接酶能降解磷酸化的Stat6最终降低哮喘后期过量的IgE的水平。该工作揭示了PGE2通过多种受体对B细胞在哮喘中作用的不同调节机制;CMTM7通过调节BCR信号通路,特异性影响B1a细胞在脾transitional B1a阶段的克隆选择,活化和IgM产生,该工作揭示了B1a细胞成熟调控的新机制。(6)巨噬细胞:鉴定了新的病毒及I型干扰素上调基因UBL4B/Gdx,上调细菌和病毒所刺激的固有免疫信号通路,UBL4A与TRAF6相互作用,促进TRAF6的K63链接的泛素化修饰,上调固有免疫应答。

       

2.免疫功能基因组学

过去的十余年中,马大龙和韩文玲教授领导的课题组以人类功能基因组学为中心,利用一系列高通量克隆、表达、筛选技术,开展人类免疫相关新基因的筛选、鉴定和功能研究,发现了一批新的免疫分子,并开展深入的结构、功能和临床应用研究,以期证明它们在免疫系统中的重要调节作用,进而阐明其作用机理。研究提出基于基因可塑性的免疫细胞亚群细分体系,用于指导新免疫细胞亚群发现及其功能研究,鉴定了GPA33+T细胞、DSC1+ T细胞、NINJ1+ B细胞等;新建立了免疫细胞及血细胞DNA甲基化数据库ImmuMethy。深入研究、开发新细胞因子和免疫细胞膜分子,证明CYTL1通过抑制STAT3磷酸化抑制肿瘤转移;利用T细胞特异性敲除小鼠,明确敲除Ccdc134明显抑制T细胞活化和增殖,促进肿瘤生长,分子机制探索发现其可能通过与UBQLN4、VCP相互作用,调控TCR信号活化,促进CD8+ T细胞的功能;证明PSMP在前列腺癌中与移植瘤形成和免疫微环境改变有关;发现CMTM4在精子运动中发挥重要功能,Cmtm4雄性敲除小鼠不育;CMTM7调控B1a细胞发育,Cmtm7敲除小鼠的B1a细胞发育停滞在过渡期;制备了多株具有中和活性的新细胞因子单克隆抗体,为其功能、机制研究和药物研发奠定了基础,其中抗PSMP抗体与企业签订了合作开发合同。首次对人类新基因TMEM268进行了功能机制研究,证明其在肿瘤细胞生长、粘附以及细胞周期中具有重要调控作用,发现其通过与ITGB4互作,在ITGB4-PLEC信号通路发挥正向作用;利用建立的秀丽线虫遗传筛选模型,鉴定了新的组织以及发育时期特异性、非自主性的自噬调控基因,如Calpain蛋白酶CLP-2参与真皮和神经元的自噬,不介导体壁肌肉和肠细胞自噬等,该研究为理解多细胞生物自噬的精细调控增添了新的内容。上述研究工作不仅具有重要理论意义,而且有望获得一批具有自主知识产权的人类新的免疫相关分子,最终推动相应产品进入临床前或临床研究。

 

3.非B细胞表达免疫球蛋白(non B-Ig)的研究

      邱晓彦教授在国际上首次发现非B细胞可以表达Ig(non B-Ig),并首次证明non B-Ig具有非抗体活性,在非B细胞中发挥细胞生物学活性,涉及细胞增殖、粘附、迁移及生存;更重要的是,non B-Ig高水平表达于恶性肿瘤细胞,在促进肿瘤的发生、转移和炎-癌转化等过程中发挥重要作用。本研究方向包括三个方面的内容:① 揭示non B-Ig遗传学特征。本年度我们通过单细胞测序揭示单个B细胞中存在多种不同V(D)J重排模式的抗体。经典免疫学理论认为,一个B细胞只能产生一种抗体,单个成熟的B细胞通过V(D)J重排仅通过限制一个VHDJH重排模式和一个VLJL重排模式的合成来产生单一抗体(Ig)。为了确保“一细胞一抗体”,在CSR期间仅替换了H链的恒定区,而VHDJH模式和轻链则保持不变。为了在单细胞转录组水平上验证上述经典概念,我们应用单细胞免疫组库测序分析和Sanger测序来评估单个B细胞的Ig转录组库,结果发现,大多数B细胞显示一种V(D)J重排模式。但是我们同时观察到一个B细胞中存在两个或多个Ig重链或轻链的VHDJH或VLJL重组模式。更意外地是,在表达多个Ig类别的单个B细胞中,每个Ig类别显示出独特的VHDJH重组模式。因此,我们的发现揭示了在某些单个B细胞中多重Ig特异性存在,这表明可能存在不同于“一细胞一抗体”规则和CSR的Ig基因重排和类别转换的调节机制。② 揭示non B-Ig的生理功能。在前期工作中已经发现,non B-Ig具有天然抗体活性,参与局部的黏膜免疫,本年度我们进一步探讨其在非B细胞中中作为细胞骨架相关蛋白及细胞外基质蛋白的功能促进细胞的生存、粘附及迁移。特别是在小鼠心肌细胞特异性敲除Ig链后导致心肌细胞收缩能力下降、结构紊乱及小鼠死亡。本年度研究中,通过制备不同类别及型别的Ig缺陷小鼠,进一步明确其在不同组织器官中的生物学功能。③ 揭示non B-Ig在肿瘤、自身免疫性疾病、慢性炎症中的作用及机制。本年度研究中发现肿瘤来源的唾液酸化IgG通过与效应T细胞上的Siglecs结合促进肿瘤免疫逃逸。迄今为止,肿瘤微环境(TME)中的IgG被认为是B细胞产生并且发挥抗肿瘤效应。然而,我们使用一种针对肿瘤来源的IgG (cancer- IgG)的单克隆抗体,发现癌细胞可以将IgG分泌到TME中,其CH1区存在异常唾液酸修饰,直接抑制效应T细胞增殖,通过减少肿瘤组织中CD4+和CD8+ T细胞的浸润而显著促进肿瘤生长。初步机制研究表明,唾液酸化肿瘤来源的IgG(SIA-cancer-IgG)通过与效应CD4+和CD8+ T细胞表面的唾液酸结合免疫球蛋白型凝集素(Siglecs)的结合发挥免疫抑制作用,并且这种作用依赖于唾液酸。更为重要的是,我们发现与健康供者相比,在癌症患者的效应T细胞上多个Siglecs分子表达上调。这些结果提示SIA-cancer-IgG可能是Siglecs的配体,SIA-cancer-IgG/Siglecs可能作为潜在的免疫检查点蛋白从而介导肿瘤免疫逃避。这一挑战经典免疫学理论的研究成果已在Cancer Research、Leukemia、J Biol Chem等国际权威杂志发表论著30余篇,获得多项专利授权,开辟了non B-Ig研究的新领域。这领域进一步的研究将探讨non B-Ig遗传学特征及其生理及病理意义。

 4.肿瘤免疫

     免疫学系多位教授的研究工作与肿瘤免疫相关,主要包括三方面内容:1)发掘新的肿瘤相关抗原,并对候选抗原的免疫学原性进行系统分析,从中发现组织限制性好而免疫原性强的肿瘤抗原,用于肿瘤的诊断和治疗;2)探讨肿瘤微环境中的免疫抑制因素,尤其是新的具有免疫调节功能的免疫细胞亚群,以期深入理解肿瘤免疫逃逸机制,发

现新的干预策略;3)治疗性肿瘤疫苗的研究和开发。

该方向研究长期以来一直围绕以肿瘤抗原为目标的方向进行,对鉴定的新的肿瘤-睾丸在肿瘤免疫治疗中的作用进行了深入探索,取得了研究进展包括:(1)MAGEC2在肿瘤细胞的表达对肿瘤微环境形成的影响:利用前期制备的稳定过表达MAGEC2的小鼠黑色素瘤细胞株B16-GFP-MAGEC2及其对照细胞株B16-GFP-MOCK进行C57BL/6小鼠皮下荷瘤,对肿瘤微环境中浸润的免疫细胞类型进行分析,结果显示在过表达MAGEC2的肿瘤细胞形成的实体瘤微环境中,T淋巴细胞、自然杀伤(NK)T细胞及单核细胞型髓系来源抑制性细胞(M-MDSC)在浸润的免疫细胞中所占的比例较对照组明显降低,而耗竭型T细胞及粒细胞型MDSC(G-MDSC)所占比例明显升高;利用TCGA数据库中的244名皮肤黑色素瘤患者肿瘤组织的RNA-seq数据和TIP网站服务器,分析了15种免疫细胞在MAGEC2高表达患者和MAGEC2不表达患者的肿瘤组织中的浸润情况,发现在MAGEC2高表达组患者的肿瘤组织中,T细胞、Treg细胞和NK细胞在浸润的免疫细胞中所占的比例显著低于MAGEC2不表达组,Th细胞在浸润的免疫细胞中所占的比例显著高于MAGEC2不表达组,而其他免疫细胞亚群包括CD8+ T细胞、CD4+ T细胞、B细胞、单核细胞、DC细胞等所占的比例在两组间无显著差异。本课题首次研究了MAGEC2对肿瘤微环境中浸润的免疫细胞的影响,为开展改善免疫抑制的肿瘤微环境与以MAGEC2为靶点的免疫治疗联合应用的治疗模式奠定了基础。(2)基因工程T细胞的制备:MAGEC2表位肽特异TCR-T细胞及针对肿瘤表达的唾液酸化IgG的CAR-T细胞的制备工作正在进行中,已获得了相应的序列并进行了慢病毒表达载体的构建及病毒包装等,目前对病毒感染T细胞的效率及对靶细胞的杀伤功能的检测正在进行中。(3)采用免疫调节剂——脾脏低分子量提取物,辅助肿瘤细胞免疫治疗:a,建立NPG小鼠肿瘤荷瘤模型,观察该提取物对荷瘤小鼠肠道菌群的作用;b,通过动物实验评价该提取物对CAR-T细胞治疗效果的辅助增强作用。结果表明,该调节剂具有调节肠道菌群的作用,同时可以促进CAR-T细胞对肿瘤的杀伤及治疗效果。目前,该课题已获得国家重大新药专项的资助。    

 

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