樹突狀細胞的分化與分類

樹突狀細胞是一類異質(zhì)性的天然免疫細胞。主要的DC類型包括傳統(tǒng)DC(cDCs),可分為不同的亞型、漿細胞樣DC(pDCs)和炎癥性DC(infDCs),它們具有不同的個體發(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)生抗體的漿細胞。

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

另一組樹突狀細胞由所謂的炎性樹突狀細胞代表,炎癥樹突狀細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。

樹突狀細胞在外周免疫耐受中的作用

樹突狀細胞通過膜結(jié)合模式識別受體(PRRs),如Toll樣受體(TLRs),識別大量病原體相關(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細胞提供抗原以刺激其分化。

樹突狀細胞不僅是協(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,樹突狀細胞與胸腺髓質(zhì)上皮細胞通過MHC-II向自身反應(yīng)的單個陽性CD4+T細胞呈遞自身抗原,并在相互作用加強時促進其凋亡。

然而,這個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,不成熟樹突狀細胞(iDCs)具有比成熟樹突狀細胞(mDCs)更低的交叉表達能力和更少的共刺激分子表達的表型,這賦予了它們耐受性特征和在外周耐受中的關(guān)鍵作用。

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

耐受性發(fā)生機制

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

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

除了細胞-細胞接觸依賴機制外,tolDCs還可以產(chǎn)生幾種耐受性細胞因子和代謝物。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細胞無能,以及促進分泌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細胞。例如,樹突狀細胞腫瘤壞死因子(TNF)相關(guān)凋亡誘導(dǎo)配體(TRAIL)與T細胞死亡受體之間的相互作用可通過激活caspase途徑促進其凋亡。同樣,在T細胞活化過程中上調(diào)的Fas可與tolDCs中的FasL結(jié)合并促進小鼠T細胞凋亡。

樹突狀細胞耐受生成的途徑

免疫細胞分化,包括樹突狀細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)和表觀遺傳機制。在小鼠細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,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)記可直接或影響細胞表型和功能,一些研究已經(jīng)證明了不同的表觀遺傳機制在獲得DC耐受性中的作用。

例如,組蛋白脫乙�；�酶(HDAC)11負性調(diào)節(jié)人類和小鼠樹突狀細胞中IL10基因的表達。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胞來源的樹突狀細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,影響這些細胞在體外抑制CD8+T細胞增殖的能力。

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。

來源于單核細胞的耐受性DC細胞(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物模型的良好結(jié)果,目前已有多個I期臨床試驗,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數(shù)據(jù)的比較,并強調(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治療的一個關(guān)鍵考慮因素是從患者中分離的單核細胞可能具有不同于健康個體的表型,從而產(chǎn)生具有不同功能的tolDC。事實上,炎癥可以在轉(zhuǎn)錄和表觀遺傳學(xué)水平上影響髓系細胞的頻率和表型。

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)成了一個巨大的挑戰(zhàn),需要建立強有力的質(zhì)量控制指標(biāo),用以評估每個細胞產(chǎn)品的表型、效力和安全性。

這些需求推動了美國(免疫耐受網(wǎng)絡(luò))和歐洲(關(guān)注和加速基于細胞的耐受誘導(dǎo)療法的行動)機構(gòu)的行動,以協(xié)調(diào)涉及耐受性細胞產(chǎn)品的試驗設(shè)計以及免疫監(jiān)測。這些協(xié)同行動導(dǎo)致了六個I/II階段臨床試驗,評估了各種調(diào)節(jié)細胞產(chǎn)品在腎移植中的使用;除此以外,目前還有正在進行的劑量遞增一期試驗,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)與耐受機制等方面的研究已經(jīng)取得了進展,特別是,在轉(zhuǎn)錄組和表觀基因組水平上形成這些細胞耐受性程序的途徑正在得到更好的理解。此外,一期臨床試驗表明,基于tolDC的治療對于某些疾病是安全可行的。

進一步的研究需要我們提高對tolDCs生物學(xué)的深入認識,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。

最后,必須規(guī)范臨床試驗和免疫監(jiān)測方案,這有助于進一步優(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:

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

2． Decoding the Heterogeneity of Human Dendritic Cell Subsets． TrendsImmunol． 2020 Dec;41(12):1062-1071．