廣東省中醫(yī)院與荷蘭高水平醫(yī)學機構合作新突破成果在歐洲分子生物學頂刊發(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醫(yī)學中心聯合組成的中荷合作團隊，在歐洲分子生物學組織（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，在體內形成一個高度復雜的調節(jié)網絡。正常情況下，這個網絡能夠協調人體免疫應答，對抗外來病原體，但在某些情況下也可能出現失衡狀態(tài)，導致免疫性疾病的發(fā)生，如銀屑病、類風濕關節(jié)炎、潰瘍性結腸炎等。

代謝重編程是目前醫(yī)學生物學領域的研究熱點，主要研究代謝通路在不同生理和病理狀態(tài)下的調節(jié)和重構，聚焦人體免疫系統(tǒng)失調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免疫性疾病的主要靶點。廣東省中醫(yī)院聯合荷蘭烏特列支大學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細胞發(fā)生“miRNA失衡”的前期發(fā)現并結合miRNA具有多靶點調控的生物學特征，從miR-31介導的角質細胞代謝重編程入手，利用蛋白質組、代謝組、同位素示蹤代謝流和實時細胞能量代謝檢測技術揭示了銀屑病角質細胞發(fā)生代謝重編程的具體模式和機制，并揭示角質細胞發(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，主要結果發(fā)現包括：

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組技術鑒定了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。結合靶向代謝組、實時細胞能量代謝檢測技術以及傳統(tǒng)細胞分子實驗明確miR-31介導角質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介導角質細胞發(fā)生代謝重編程

2、為探究miR-31介導角質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明確了miR-31介導角質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調控角質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細胞與幼稚T細胞代謝交互的關鍵媒介。結合細胞和動物實驗證明從天冬氨酸的產生、交互和代謝三個不同環(huán)節(jié)阻斷抑制角質細胞與幼稚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。廣東省中醫(yī)院與荷蘭烏特列支大學醫(yī)學中心合作的研究成果不僅揭示了銀屑病角質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。在此基礎上，結合同行研究，形成了“免疫代謝交互”的新學說。未來的研究，可以“免疫代謝交互”新學說為著力點，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)學系主任，荷蘭烏特勒支大學干細胞、腫瘤與發(fā)育醫(yī)學研究生院院長，歐洲研究委員會科學理事會成員及生命科學領域協調員，歐洲分子生物學組織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合實驗室主任。在中醫(yī)藥免疫研究領域處于行業(yè)領軍水平，在2013-2022年全國皮膚病領域學者論文學術影響力排行前10（中醫(yī)藥領域首位），是國家中醫(yī)藥“岐黃學者”、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)藥大學第二附屬醫(yī)院）風濕免疫研究團隊PI，青年岐黃學者，2012-2021年全國風濕免疫病領域學者論文學術影響力前100名排名第41（中醫(yī)領域排名第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聯合培養(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研究，從荷蘭學習并引進包括單細胞質譜流式技術（CyTOF）、基于穩(wěn)定同位素標記蛋白質組（SILAC）的miRNA靶標鑒定方法以及同位素示蹤代謝流等新技術，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。

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