廣東省中醫(yī)院與荷蘭高水平醫(yī)學(xué)機構(gòu)合作新突破成果在歐洲分子生物學(xué)頂刊發(fā)表

2023-03-31 17:51:41

近期，由廣東省中醫(yī)院與荷蘭烏特列支大學(xué)醫(yī)學(xué)中心聯(lián)合組成的中荷合作團隊，在歐洲分子生物學(xué)組織（EMBO）旗下頂級國際期刊《EMBO Molecular Medicine》（1區(qū)，影響因子14.26）最新發(fā)表的一項重要研究成果中，首次揭示了以天冬氨酸為關(guān)鍵媒介的免疫代謝交互促進銀屑病進展的具體分子機制，提出免疫代謝交互的新學(xué)說，為免疫性疾病發(fā)生機制和藥物靶點研究提供了新的示范，具有突破性。

在人體免疫系統(tǒng)中，不同類型的免疫細胞通過分泌細胞因子、表達表面分子等方式相互作用，在體內(nèi)形成一個高度復(fù)雜的調(diào)節(jié)網(wǎng)絡(luò)。正常情況下，這個網(wǎng)絡(luò)能夠協(xié)調(diào)人體免疫應(yīng)答，對抗外來病原體，但在某些情況下也可能出現(xiàn)失衡狀態(tài)，導(dǎo)致免疫性疾病的發(fā)生，如銀屑病、類風(fēng)濕關(guān)節(jié)炎、潰瘍性結(jié)腸炎等。

代謝重編程是目前醫(yī)學(xué)生物學(xué)領(lǐng)域的研究熱點，主要研究代謝通路在不同生理和病理狀態(tài)下的調(diào)節(jié)和重構(gòu)，聚焦人體免疫系統(tǒng)失調(diào)對細胞本身功能的影響及機制，在診斷疾病的發(fā)生發(fā)展中發(fā)揮關(guān)鍵作用，但目前行業(yè)的研究重點主要停留在代謝重編程對細胞本身的影響。發(fā)生代謝重編程的細胞如何影響組織微環(huán)境，是否與其他細胞發(fā)生以代謝物為媒介的交互作用，以及對微機體免疫系統(tǒng)有何影響等問題仍未得到解答。

免疫交互是免疫性疾病發(fā)生和發(fā)展的核心病理環(huán)節(jié)之一，也是當前通過生物制劑干預(yù)免疫性疾病的主要靶點。廣東省中醫(yī)院聯(lián)合荷蘭烏特列支大學(xué)組成的中荷科研團隊以免疫性疾病的代表性病種銀屑病為研究對象，立足于銀屑病皮損角質(zhì)細胞發(fā)生“miRNA失衡”的前期發(fā)現(xiàn)并結(jié)合miRNA具有多靶點調(diào)控的生物學(xué)特征，從miR-31介導(dǎo)的角質(zhì)細胞代謝重編程入手，利用蛋白質(zhì)組、代謝組、同位素示蹤代謝流和實時細胞能量代謝檢測技術(shù)揭示了銀屑病角質(zhì)細胞發(fā)生代謝重編程的具體模式和機制，并揭示角質(zhì)細胞發(fā)生代謝重編程后如何重塑微環(huán)境代謝圖譜以及影響T細胞分化，最終闡明以天冬氨酸為關(guān)鍵媒介的免疫代謝交互促進銀屑病病理進展的具體分子機制，主要結(jié)果發(fā)現(xiàn)包括：

1、明確miR-31在銀屑病皮損組織的表達和分布特征。利用穩(wěn)定同位素標記的蛋白質(zhì)組技術(shù)鑒定了miR-31的靶標，其中包括谷氨酰胺合成酶（GS）等13個代謝酶均是miR-31的直接靶標。結(jié)合靶向代謝組、實時細胞能量代謝檢測技術(shù)以及傳統(tǒng)細胞分子實驗明確miR-31介導(dǎo)角質(zhì)細胞代謝重編程的模式，即通過抑制多個代謝酶的表達而抑制糖酵解途徑，增強谷氨酰胺代謝并回補線粒體三羧酸循環(huán)。

圖1 miR-31介導(dǎo)角質(zhì)細胞發(fā)生代謝重編程

2、為探究miR-31介導(dǎo)角質(zhì)細胞代謝重編程的影響，采用了液相懸浮芯片（Luminex）、同位素示蹤代謝流和靶向代謝組技術(shù)明確了miR-31介導(dǎo)角質(zhì)細胞代謝重編程對細胞外微環(huán)境的影響，即釋放大量的促炎因子和天冬氨酸（aspartate）等代謝物，形成一個獨特的免疫代謝微環(huán)境。

圖2 miR-31調(diào)控角質(zhì)細胞代謝重編程并塑造富含天冬氨酸的免疫代謝微環(huán)境

3、進一步研究發(fā)現(xiàn)miR-31塑造的免疫代謝微環(huán)境可促進Th17細胞分化，其中天冬氨酸是角質(zhì)細胞與幼稚T細胞代謝交互的關(guān)鍵媒介。結(jié)合細胞和動物實驗證明從天冬氨酸的產(chǎn)生、交互和代謝三個不同環(huán)節(jié)阻斷抑制角質(zhì)細胞與幼稚T細胞代謝交互均可抑制Th17細胞的分化比例，改善銀屑病樣小鼠皮損表現(xiàn)并降低IL-17A水平。

圖3 阻斷天冬氨酸代謝交互是治療銀屑病潛在的新策略

免疫性疾病的病理機制涉及到多種不同類型的細胞以及分子的異常，因此了解這些細胞之間的交互是理解疾病機制和開發(fā)治療策略的重要基礎(chǔ)。廣東省中醫(yī)院與荷蘭烏特列支大學(xué)醫(yī)學(xué)中心合作的研究成果不僅揭示了銀屑病角質(zhì)細胞的代謝重編程機制，而且闡明其通過依賴于天冬氨酸的免疫代謝交互影響T細胞分化的具體機制。在此基礎(chǔ)上，結(jié)合同行研究，形成了“免疫代謝交互”的新學(xué)說。未來的研究，可以“免疫代謝交互”新學(xué)說為著力點，深入探討代謝重編程對病變微環(huán)境和整個免疫系統(tǒng)的影響，以及其在免疫性疾病發(fā)生和發(fā)展中的作用和機制，從而為免疫性疾病的有效治療和預(yù)防提供新的思路和策略。

本研究通訊作者是Boudewijn Burgering，盧傳堅和黃閏月。

Boudewijn Burgering教授是廣東省中醫(yī)院研究顧問，UMCU講席教授，分子醫(yī)學(xué)系主任，荷蘭烏特勒支大學(xué)干細胞、腫瘤與發(fā)育醫(yī)學(xué)研究生院院長，歐洲研究委員會科學(xué)理事會成員及生命科學(xué)領(lǐng)域協(xié)調(diào)員，歐洲分子生物學(xué)組織EMBO成員（院士級別），Cell、Nature和Science評審專家?guī)斐蓡T。

盧傳堅教授，廣東省中醫(yī)院（廣州中醫(yī)藥大學(xué)第二附屬醫(yī)院）副院長，省部共建中醫(yī)濕證國家重點實驗室副主任、粵港澳中醫(yī)藥與免疫疾病研究聯(lián)合實驗室主任。在中醫(yī)藥免疫研究領(lǐng)域處于行業(yè)領(lǐng)軍水平，在2013-2022年全國皮膚病領(lǐng)域?qū)W者論文學(xué)術(shù)影響力排行前10（中醫(yī)藥領(lǐng)域首位），是國家中醫(yī)藥“岐黃學(xué)者”、國家衛(wèi)生計生突出貢獻中青年專家，全國優(yōu)秀科技工作者和廣東省丁穎科技獎獲得者。

黃閏月教授，廣東省中醫(yī)院（廣州中醫(yī)藥大學(xué)第二附屬醫(yī)院）風(fēng)濕免疫研究團隊PI，青年岐黃學(xué)者，2012-2021年全國風(fēng)濕免疫病領(lǐng)域?qū)W者論文學(xué)術(shù)影響力前100名排名第41（中醫(yī)領(lǐng)域排名第2）。

第一作者王茂杰是廣東省中醫(yī)院與荷蘭烏特列支大學(xué)聯(lián)合培養(yǎng)的首位博士，聚焦自身免疫性疾病的細胞間代謝交互的分子機制和多組學(xué)研究，從荷蘭學(xué)習(xí)并引進包括單細胞質(zhì)譜流式技術(shù)（CyTOF）、基于穩(wěn)定同位素標記蛋白質(zhì)組（SILAC）的miRNA靶標鑒定方法以及同位素示蹤代謝流等新技術(shù)，在荷蘭攻讀博士期間以第一作者發(fā)表SCI論文4篇，總IF>30。

荷蘭烏特列支大學(xué)是歐洲著名學(xué)府，已經(jīng)有380多年歷史，在綜合學(xué)科和醫(yī)學(xué)領(lǐng)域均屬于全球百強之一。在免疫相關(guān)疾病機制研究方面，綜合了系統(tǒng)生物學(xué)、干細胞研究、生物信息學(xué)和多組學(xué)等多種技術(shù)手段，走在學(xué)科的最前沿，也是轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)研究最新工具類器官的技術(shù)發(fā)源地之一。廣東省中醫(yī)院自2016年與該校簽訂合作協(xié)議以來，建立了良好的合作關(guān)系，重點開展了難治性免疫相關(guān)疾病的研究，培養(yǎng)中西交融的創(chuàng)新青年人才，引進先進的研究技術(shù)方法，共同致力于促進中醫(yī)藥的科學(xué)研究發(fā)展。