Nat Commun︱贾鑫明/瞿介明团队发现新型隐球菌感染免疫抑制新机制及潜在治疗靶点
作者︱李亚男，贾鑫明
责编︱王思珍
编辑︱杨 婵
隐球菌病（Cryptococcosis）是指主要经呼吸道吸入环境中的新型隐球菌（Cryptococcus neoformans，C. neoformans）及其变种引起的一种急性、亚急性或慢性肺部真菌病，可经中枢系统传播至脑部，在免疫低下患者中严重危及生命[1]。临床和实验数据表明CD4+T 细胞介导的免疫（CD4+T-cell-mediated immunity，CMI）对控制隐球菌感染至关重要，然而，隐球菌感染的一个重要标志是以较差的CMI及促炎反应为特征的系统性免疫抑制[2]。因此，迫切需要开发新的免疫治疗策略以增强CD4+T 细胞反应抵抗隐球菌感染。
2022年7月14日，同济大学附属第十人民医院贾鑫明教授、上海交通大学医学院附属瑞金医院瞿介明教授课题组合作在Nature Communications上发表了题为“Inhibition of myeloid-derived suppressor cell arginase-1 production enhances T-cell-based immunotherapy against Cryptococcus neoformans infection”的研究。该研究揭示了新型隐球菌主要荚膜多糖成分葡聚糖醛木糖甘露聚糖（glucuronoxylomannan, GXM）通过诱导机体粒细胞样髓系来源免疫抑制性细胞（PMN-MDSCs）的聚积及功能抑制机体对隐球菌的清除，加重感染。并通过进一步鉴定GXM的识别受体及下游通路为抗隐球菌感染提供了新的潜在免疫治疗靶点与策略。
MDSCs（Myeloid-derived suppressor cells）是2007 年才定义的一群来源于髓系始祖细胞和未成熟髓系细胞的异质性细胞群，具有显著的免疫抑制作用，根据核型特征及表面标志分为单核样M-MDSCs 及粒细胞样PMN-MDSCs两个亚型。研究人员首先发现在隐球菌肺部感染小鼠模型、临床隐球菌肺炎及隐球菌脑膜炎患者中PMN-MDSCs均显著增加。为进一步明确PMN-MDSCs在隐球菌感染中的功能，研究者分别使用anti-Ly6G及anti-DR5抗体成功清除小鼠体内PMN-MDSCs，结果发现可显著增加小鼠隐球菌感染后的生存率及降低肺部荷菌量（图1）。以上结果说明新型隐球菌感染可诱导MDSCs，尤其是PMN-MDSCs的招募并加剧感染过程，中和该类免疫抑制性细胞可对抗隐球菌感染。
图1 PMN-MDSCs在隐球菌感染中募集
（图源：Li, et al., Nat Commun, 2022）
进一步的研究表明，隐球菌主要荚膜多糖成分GXM是诱导PMN-MDSCs聚积的关键成分，并可以通过增加MDSCs精氨酸酶-1（Arg-1）的表达来抑制T细胞增殖及功能（图2a-c）。为明确GXM的识别受体及下游信号通路，分析发现GXM处理MDSCs后C型凝集素受体Clec2d表达显著上调，并通过构建Clec2d受体胞外段与人Fc段融合蛋白（hCLEC2D-hFc）与隐球菌共培养、多糖竞争性结合、Clec2d胞外段截断体结合、氨基酸位点突变等实验多方面证实Clec2d可特异性识别GXM（图2d-h）。这些数据证实了GXM诱导PMN-MDSCs中Arg-1的表达是引起免疫抑制效应的重要分子，并进一步寻找到特异性识别GXM的关键性受体Clec2d。
图2 GXM引起PMN-MDSCs聚积并被CLEC2D特异性识别
（图源：Li, et al., Nat Commun, 2022）
为进一步明确GXM引起隐球菌感染免疫抑制的内在机制，研究者构建了Clec2d基因敲除小鼠（Clec2d-/-），同时对比野生型WT小鼠骨髓来源MDSCs的转录组，KEGG通路富集与GSEA分析均表明MAPK通路变化显著，Clec2d-/-小鼠中p38通路激活被抑制，且使用p38抑制剂可显著降低MDSCs表达Arg-1（图3a-e）。同时，利用p38小分子抑制剂SB202190治疗小鼠肺部隐球菌感染，可显著提高小鼠生存率并降低肺部荷菌量；更有意义的是，研究者筛选了597种非专利口服药物，发现凡德他尼可体外抑制GXM诱导的p38通路激活，体内实验证明该药物同样可以显著提高隐球菌感染后小鼠存活率，促进隐球菌的清除，显著提高Th1及Th17细胞比例与功能（图3f-i）。以上结果表明GXM通过CLEC2D-p38-ARG-1信号轴激活MDSCs免疫抑制功能，同时为干预p38通路抑制ARG-1的表达从而抗新型隐球菌感染免疫治疗策略提供了理论依据。
图3 抑制p38通路及ARG-1表达抵抗隐球菌感染
（图源：Li, et al., Nat Commun, 2022）
瑞金医院助理研究员李亚男博士、同济大学附属第十人民医院助理研究员王中伟博士、同济大学博士研究生李帆、华山医院博士研究生周泠宏为该论文的共同第一作者。本研究得到了国家重点研发计划，国家自然科学基金以及上海市科委基金的资助支持。
通讯作者简介：（上下滑动阅读）
贾鑫明：同济大学长聘教授，真菌感染与分子免疫课题组PI，博士生导师，曾获国家优秀青年基金（2016）、教育部青年长江学者（2016）、上海市曙光学者（2017）、上海市卫健委优秀学科带头人（2017）、上海市“医苑新星”杰出青年医学人才（2021）和同济大学“十三五”科研工作先进个人（2020）。长期聚焦研究真菌感染免疫，创新发现：①围绕免疫识别，阐明C型凝集素受体（CLRs）形成同源或异源二聚体识别真菌细胞壁多种聚糖配体，调控抗真菌免疫的新机制；②围绕免疫调控，阐明真菌多聚糖激活E3泛素连接酶Cbl-b和c-Cbl介导CLRs及下游转录因子RelB的泛素化降解，负调控真菌免疫应答的新机制；③围绕临床转化，发现真菌病人中CARD9单碱基变异的新位点，并导致机体由多聚糖激活的保护性Th1/17应答转变为致病性Th2应答，阐明了真菌疾病全新的发病机制，为临床筛查该类疾病提供新的免疫检查点。以第一完成人领衔获得2020年教育部自然科学一等奖。迄今以通讯或共同通讯作者发表在Immunity（2013）、Nat Immunol（2018）、J Exp Med（2014、2016）、Sci Adv（2021）、Cell Mol Immunol（2021）和Nat Commun（2022）等期刊发表研究论文15余篇。获聘担任上海市免疫学会感染免疫专委会副主任委员、中国细胞生物学学会免疫细胞生物学分会理事、上海市免疫学会第十二届理事会理事、中国微生物学会真菌学专委会委员、中国菌物学会医学真菌专业委员会委员和《中国真菌学》杂志编委。如有兴趣申请贾鑫明教授实验室博士后，请发简历至：jiaxm@tongji.edu.cn。
瞿介明：主任医师，教授，博士研究生导师，中华医学会呼吸病学会主任委员，瑞金医院党委书记，上海市呼吸传染病应急防控与诊治重点实验室主任、上海交通大学医学院附属瑞金医院呼吸病研究所所长，美国胸科医师协会资深委员，上海市领军人才。长期致力于呼吸系统感染性疾病、疑难危重疾病的规范化诊治及新技术的探索研究。以通讯作者、第一作者在The Lancet、BMJ、Cell Research、AmJRespir Crit Care Med、Journal of Extracellular Vesicles、J Clin Invest、Proc Natl Acad Sci等发表SCI论文122篇，总影响因子900余分。如有兴趣申请瞿介明教授实验室博士后，请发简历至：jmqu0906@163.com
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参考文献：
[1] R. Rajasingham, R.M. Smith, B.J. Park, J.N. Jarvis, N.P. Govender, T.M. Chiller, D.W. Denning, A. Loyse, and D.R. Boulware, Global burden of disease of HIV-associated cryptococcal meningitis: an updated analysis. Lancet Infect Dis 17 (2017) 873-881.
[2] J.F. Gibson, and S.A. Johnston, Immunity to Cryptococcus neoformans and C. gattii during cryptococcosis. Fungal Genet Biol 78 (2015) 76-86.
[3] R.C. May, N.R. Stone, D.L. Wiesner, T. Bicanic, and K. Nielsen, Cryptococcus: from environmental saprophyte to global pathogen. Nat Rev Microbiol 14 (2016) 106-17.
本文完