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《自然》:顛覆免疫學(xué)常識!科學(xué)家首次發(fā)現(xiàn),mRNA疫苗竟讓樹突細胞從其他細胞表面搶抗原復(fù)合體,激活T細胞
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mRNA疫苗在新冠疫情期間的表現(xiàn),讓大家看到了它無限的潛力。
在后新冠時代,因為mRNA新冠疫苗名聲大噪的生物技術(shù)公司,開始紛紛押注另一個賽道——抗癌mRNA疫苗。
實際上,在新冠出現(xiàn)之前,mRNA疫苗就已經(jīng)嶄露頭角;不過,mRNA疫苗在新冠疫情期間的大規(guī)模應(yīng)用,為抗癌mRNA疫苗的研發(fā)和臨床試驗奠定了堅實的基礎(chǔ)。
就在2023和2024兩年間,一些振奮人心的臨床數(shù)據(jù)發(fā)布。有研究發(fā)現(xiàn),mRNA疫苗聯(lián)合PD-1抑制劑,可使黑色素瘤患者的復(fù)發(fā)或死亡風(fēng)險降低44%至49%[1];還有研究發(fā)現(xiàn),mRNA疫苗與化療和免疫治療的序貫聯(lián)用,使胰腺癌的復(fù)發(fā)和患者死亡風(fēng)險較未實現(xiàn)應(yīng)答的患者下降了92%[2]。
雖然抗癌mRNA疫苗的臨床試驗已經(jīng)推進到3期臨床階段,但是對于mRNA疫苗究竟是如何激活T細胞的抗腫瘤活性,科學(xué)家仍知之甚少。一直以來,學(xué)界都認為,基于cDNA和多肽的疫苗,啟動CD8陽性T細胞嚴格依賴于?1型常規(guī)樹突狀細胞?(cDC1)的直接呈遞和交叉呈遞。
然而,科學(xué)家萬萬沒想到的是,mRNA疫苗竟然打破常規(guī),不走尋常路。
近日,由美國圣路易斯華盛頓大學(xué)醫(yī)學(xué)院Kenneth M. Murphy和William E. Gillanders,領(lǐng)銜的研究團隊,在《自然》雜志發(fā)表一篇重要研究論文,直接把mRNA疫苗的反常寫在了標題里(unconventional pathways)[3]。

他們發(fā)現(xiàn),mRNA疫苗激活T細胞不依賴于cDC1,而是同時動員cDC1和cDC2兩類細胞,通過功能冗余活化T細胞。最神奇的是,mRNA疫苗不僅通過樹突狀細胞的直接呈遞起作用,還利用一種名為“交叉裝扮”(cross-dressing)的粗暴方式,使樹突狀細胞直接從非造血細胞(肌肉細胞)表面獲取抗原復(fù)合體。
簡單來說,cDC2細胞也參與了mRNA疫苗激活T細胞的過程;而且在mRNA的作用下,樹突狀細胞甚至不需要處理mRNA表達的抗原,直接從其他細胞表面搶抗原復(fù)合體就行了(交叉裝扮)。這種方式有個好處,在mRNA沒有進入樹突狀細胞的情況下,樹突細胞可以從其他細胞表面獲取抗原復(fù)合體,然后激活T細胞。顯然,這種激活方式大大提升了激活抗腫瘤免疫的效率。
在研究一開始,Murphy/Gillanders團隊先探索了一個重要問題:注射完mRNA疫苗之后,T細胞激活究竟是在哪里發(fā)生的。
因為之前有研究認為,mRNA疫苗接種主要在注射部位的肌肉和引流淋巴結(jié)中誘導(dǎo)抗原表達,因此CD8陽性T細胞的活化,可能是直接在注射部位完成的。不過,他們推翻了上述猜想。他們的研究結(jié)果顯示,肌肉注射mRNA疫苗后,脾臟、引流淋巴結(jié)、對側(cè)淋巴結(jié)乃至腸系膜淋巴結(jié)中均出現(xiàn)T細胞增殖。也就是說,mRNA疫苗激活T細胞是個全身性過程。

接下來就該考驗cDC1和cDC2這兩種樹突狀細胞了。借助于特異性耗竭兩種樹突狀細胞的小鼠模型,他們意外發(fā)現(xiàn),cDC1竟然不是必需的,cDC1和cDC2均可以激活T細胞。更神奇的是,抗原呈遞細胞上的MHC-I分子甚至都不是必需的。
我們都知道,幾乎所有有核細胞都會表達MHC-I,這些自帶的MHC-I主要用于展示細胞內(nèi)部合成的蛋白質(zhì)片段,便于免疫系統(tǒng)監(jiān)控細胞是否被感染或發(fā)生癌變。因此,如果注射到體內(nèi)的mRNA直接進入了樹突狀細胞,樹突狀細胞會合成抗原蛋白,然后用自己的MHC-I把抗原提呈出來。
然而,很多時候,mRNA產(chǎn)生的抗原主要存在于實質(zhì)細胞(如肌肉),而真正負責(zé)跑去淋巴結(jié)“報信”的樹突狀細胞并不一定被mRNA感染,或者感染量極低,這個時候樹突狀細胞就可以通過交叉裝扮的方式,獲取抗原復(fù)合體,進而完成對T細胞的激活。
至于樹突狀細胞為何會通過交叉裝扮的方式獲取抗原復(fù)合體,研究人員也做了一定的探索,他們發(fā)現(xiàn)還是mRNA在推動這個現(xiàn)象的發(fā)生。簡單來說,mRNA本身能強烈激活機體的I型干擾素反應(yīng),這種干擾素環(huán)境會促使樹突狀細胞去獲取非造血細胞(如肌肉細胞)表面的抗原復(fù)合物。
需要強調(diào)的是,如果這條信號通路被阻斷,樹突狀細胞通過交叉裝扮獲取并呈遞抗原的能力會受損,進而導(dǎo)致T細胞啟動被顯著抑制。這也說明,I型干擾素信號是mRNA疫苗發(fā)揮免疫激活作用的核心驅(qū)動力之一。
在這個研究中,研究人員還發(fā)現(xiàn),cDC1和cDC2誘導(dǎo)出的T細胞表型存在差異。cDC1 啟動的 T 細胞具有更強的增殖潛力和“超級擴增”克隆,且在轉(zhuǎn)錄譜上表現(xiàn)出更多的干細胞樣和周期性特征;而 cDC2 啟動的 T 細胞則分化出更高比例的終末效應(yīng)細胞。
總的來說,這個研究刷新了我們對mRNA疫苗激活T細胞機制的認知,這一發(fā)現(xiàn)有望為抗癌mRNA疫苗的改進提供新思路。
原標題:《《自然》:顛覆免疫學(xué)常識!科學(xué)家首次發(fā)現(xiàn),mRNA疫苗竟讓樹突細胞從其他細胞表面搶抗原復(fù)合體,激活T細胞丨科學(xué)大發(fā)現(xiàn)》
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