作者无任何利益冲突需要披露。

调节性t细胞：治疗移植排斥和1型糖尿病的潜在前景

Regulatory T cells: Therapeutic Potential for Treating Transplant Rejection and Type I Diabetes

调节性T细胞：治疗移植排斥和1型糖尿病的潜在前景

我叫 Jeff Bluestone，是加州大学旧金山分校（UCSF）糖尿病研究中心的主任。我们在这里的一个实验室工作，并负责监督免疫耐受网络。我的研究工作涉及深入理解免疫系统如何区分自身与非自身，以及如何利用治疗方法诱导所谓的免疫耐受——即免疫系统能够被调节，从而避免将自身组织识别为外来物质，并防止攻击自身的胰腺、大脑或关节等组织。这种情况在许多自身免疫性疾病中都会发生。我们尤其关注可能用于教育或再教育免疫系统的药物疗法和细胞疗法，以确保我们不会阻断或破坏免疫系统保护自身组织的能力。因此，每当一个T细胞经过胸腺或B细胞从骨髓中产生时，它都必须学会区分自身与非自身，这就是我们所说的免疫耐受，即能够耐受自身组织而不对其造成破坏或攻击的能力。在许多疾病情况下，由于环境和遗传因素，免疫系统开始攻击自身的组织，导致耐受性被打破，而我们的某些治疗方法正是试图重新建立这种耐受机制。免疫耐受治疗的最终目标，不同于广义的免疫抑制，是开发出能够真正重建免疫耐受的疗法或药物，且无需长期持续治疗。因此，目前接受肾移植或肝移植的患者可能每天需要服用20到30粒药片，以防止免疫系统攻击移植的肾脏、胰腺或肝脏；而在未来，我们或许只需提供某种疗法，即可改变免疫系统，使其对移植的肾脏或肝脏产生耐受性，从而避免排斥反应。免疫耐受领域中一个较为有趣的研究发现是：人体内存在一类特殊细胞，其功能是保护机体器官，并调节免疫系统，防止其攻击这些自身组织。近十余年来，这些所谓的调节性T细胞已成为理解免疫耐受的重要且核心的部分。事实上，调节性T细胞常被称为抑制性T细胞。自Dick Han等人早期发现并描述以来，这类T细胞的研究已有30年历史。遗憾的是，在二十世纪八十年代，这些细胞曾一度受到质疑，原因是缺乏能够将它们与其他细胞区分开来的独特生物学或生物化学标志物，同时由于当时我们对T细胞如何识别蛋白质以及免疫系统如何运作的理解尚浅，相关数据难以解释。但从二十世纪九十年代中期开始，随着Shimon Succi等研究者的一系列开创性工作，我们逐渐开始理解调节性T细胞的细胞学和生物化学基础。到了二十一世纪初，当一种名为Fox P3的转录因子被发现后，我们终于能够为这些细胞标记出特异性的标签，从而真正认识它们。自此以后，我们得以通过扩增、分离并重新导入动物体内等方式有效利用这些细胞，证明它们具有诱导免疫耐受的能力，而这正是我们的研究核心所在。该领域面临的一个最重要问题在于，试图阐明调节性T细胞（tregs）的作用机制，无论是在免疫应答中，还是在耐受诱导过程中。与此相关的诸多问题包括：这些细胞是否作用于其他致病性T细胞？它们是否作用于抗原呈递细胞？或者它们是否分泌细胞因子，从而最终调控免疫应答？我们自己的研究通过体外和体内成像表明，这些细胞实际上直接作用于胰腺中的主要抗原呈递细胞，即树突状细胞。我们证明了可以将调节性T细胞标记为一种绿色荧光，而树突状细胞则标记为另一种颜色，从而显示这些调节性T细胞确实与树突状细胞直接相互作用，并通过这种相互作用，从根本上改变了这些树突状细胞激活致病性T细胞反应的能力。因此，我们认为调节性T细胞可能通过直接作用，或经由某些中间细胞因子（如IL-10或TGF-β），对树突状细胞进行“教育”或改变，使其激活致病性T细胞反应的能力下降。是的，调节性T细胞一个较为有趣的方面在于，除了存在于胸腺中并在胸腺发育过程中形成的这种高度特化的细胞亚群——即所谓的自然型Treg细胞外，在免疫应答过程中，其他T细胞实际上也可能转化为调节性T细胞。这种转化可能通过TGF-β等细胞因子直接上调FoxP3的表达而实现（已知TGF-β可激活FoxP3），也可能转化为虽不表达FoxP3但具备调节性T细胞特性的其他细胞类型。这些所谓的适应性Treg细胞在调控局部炎症反应中通常具有重要作用，因为它们能够与炎症组织中局部存在的抗原相互作用。这些适应性Treg细胞可能在维持特定靶组织的局部免疫耐受中发挥关键作用；而自然型Treg细胞则可能在维持机体整体的免疫稳态，或系统性抑制自身反应性方面更为重要。现在我们已经知道，这些调节性细胞在维持免疫稳态中至关重要，因此可以设想，如果这些细胞受到破坏会发生什么情况。事实上，如果你利用基因敲除技术在小鼠模型中破坏 FoxP3，或者在人类中存在一种称为 IPEX 的疾病，个体都会在短时间内死于严重的自身免疫性疾病。在这种疾病中，各个靶向组织，如肝脏、肾脏、心脏等，都会被 T 细胞浸润，导致组织被破坏。因此，这些细胞所维持的正是机体所必需的基本免疫稳态，它们真正起到了保护个体的作用。关于调节性T细胞的一个重要发现是，我们或许能够以特定方式分离并扩增这些细胞，再将其重新引入患者体内，以恢复免疫系统的稳态平衡。事实上，我们实验室及其他研究团队已成功将这些细胞分离出来，并将其扩增达一千倍，证实它们仍保留抑制功能，并可被重新引入个体动物体内以诱导产生调节性免疫应答。目前这一方法在治疗自身免疫性疾病及糖尿病动物模型方面取得了最为显著的成效。例如，通过输入少量经体外扩增的、针对特定抗原的调节性T细胞，我们能够预防甚至逆转糖尿病。我们期望不久的将来能够以类似方式扩增出适用于人类的同类细胞群体，并应用于临床。未来有望超越自身免疫性疾病，拓展到更广泛的免疫学领域，其中最具挑战性的可能是器官移植。目前，我们已能为患者移植六种以上的器官，但仍需终身给予免疫抑制治疗，以防止移植器官被排斥。理想的情况是，我们能够利用识别供体组织的调节性细胞，例如来自肾脏、肝脏、胰腺、胰岛移植中的调节性细胞，并将这些调节性细胞靶向至相应组织，阻止免疫系统将这些组织识别为“非己”，从而将原有的同种异体免疫反应转化为安全的自身耐受反应，实现在无需持续使用免疫抑制药物的情况下防止排斥反应的发生。我们希望这种特殊疗法将非常适合用于治疗1型糖尿病患者。一旦所有产生胰岛素的β细胞被破坏，我们最终能够治疗该疾病的方法，就是既要通过移植胰岛或某种能产生胰岛素的细胞来重建患者的胰岛素分泌功能，同时又要防止自身免疫和同种免疫反应对这些细胞的破坏。因此，我们的方法是：对长期患有糖尿病的患者，目前从尸体供体获取胰岛进行移植，未来或许可来源于干细胞或其他来源，以真正恢复其产生胰岛素的能力；同时，我们希望将调节性T细胞引入该环境中，以防止来自异体来源的胰岛被排斥。正如我所提到的，要使这些个体产生免疫耐受，不仅需要胰岛素生成细胞的来源，还需要药物和细胞治疗的某种组合。我们希望利用调节性细胞等手段，使个体进入一种稳态下的免疫耐受状态，从而在将这些外来组织引入糖尿病患者体内后，不会被识别和破坏。具体而言，我们重建患者体内胰岛素生成β细胞的方法，最初始于在动物模型中进行的实验：从胰腺中分离出胰岛（islets），要知道胰腺中仅有约0.5%的细胞是能够产生胰岛素的胰岛细胞，然后以特定方式将这些细胞分离并纯化，以便能够重新引入受体体内。我们通过将细胞移植到肾包膜下或直接植入肝脏来重新引入这些细胞；前者是我们在动物模型中常规采用的方法，后者则是我们在人体中使用的方式。一旦这些细胞进入肾或肝脏的移植部位，就会在该处定植，并开始获取生存所需的血液及其他营养物质，进而合成胰岛素，再根据需要将胰岛素输送到其他组织和器官中。显然，当这些细胞成功定植于组织后，我们的目标是使用多种免疫治疗手段，防止免疫系统攻击这些组织内的细胞。因此，所有新型免疫疗法都面临诸多挑战，调节性T细胞（Tregs）也不例外。在尝试将其用于治疗时，我们需要关注多个问题。目前我们需要担忧的是细胞数量，因为我们只能鉴定出少量具有所需抗原特异性的细胞，而这些细胞需要能够同时抑制自身免疫和同种异体免疫反应。因此，我们需要找到方法来分离这些细胞，并将其扩增到足以治疗个体的数量。此外，我们必须确保这些细胞确实是纯正的调节性T细胞。我们不能犯错误，将具有致病能力、会攻击外来组织的细胞混入其中，而应使用具有保护作用的调节性T细胞。因此，了解这些细胞的稳定性和稳健性，以及它们在各种炎症环境中的存活机制，将至关重要。我们需要关注的第三个问题是可能引起的非特异性免疫抑制。这些调节性细胞的作用是广泛抑制免疫反应。因此，我们不希望在阻止移植物排斥的同时，也抑制个体识别细菌、病毒或可能出现的癌细胞的能力，而是应将作用精准地集中于我们移植到个体内的特定组织。最后，我认为，细胞治疗面临的另一项挑战在于，必须能够稳定且常规地反复进行多次，因为每位患者都需要自己专属的一组细胞。这并非一种可以随时从药房直接取用的现成药物。因此，我们必须开发出符合食品药品监督管理局批准的优良生产规范的技术，以确保每次都能以相同的方式培养这些细胞，并保证我们所使用的细胞群体确实是均一且定义明确的。当考虑此类项目的资金支持时，资金来源通常包括通过美国国立卫生研究院（NIH）获得的联邦资助，用于支持推动这一领域发展所必需的基础科学研究；此外，对我们而言幸运的是，还有一些其他组织，例如青少年糖尿病基金会（Juvenile Diabetes Foundation），他们一直给予大力支持，通过社区筹集了大量资金，用于资助这些高风险的项目。因此，我们有幸能够与美国国立卫生研究院（NIH）和青少年糖尿病研究基金会（JDRF）以及一些制药公司合作，推动这类项目的进展。目前，我认为资金是充足的，我们衷心希望能够有效地推进该项目。在糖尿病研究领域，我们很幸运地获得了来自联邦和非联邦机构对这一疾病的高度关注与支持。当然，考虑到疾病实际上正在不断增长并达到流行病的程度，这种担忧并非不合理。但我们希望现有的资金足以支持我们推进该项目。与所有科学家一样，当我们看到全球在应对各种问题、伊拉克战争以及军事开支上投入的资金时，总会感到科研经费不足且未受到足够重视。要知道，其中仅几天的经费就足以支持美国国立卫生研究院（NIH）运行一整年。我们很难理解当前的优先事项是如何设定的，因为作为科学家，我们认为有许多事情可以用来改善人类健康和人类整体状况。因此，我们只能继续期待科学在50年后的进步。到那时，我们将不再讨论医疗保险，不再讨论健康维护组织（HMO）和管理问题，而将讨论那些已经取得的惊人发现，这些发现将改变我们国家的健康状况，并将改变全世界的健康状况。正如上个世纪之交的工业革命一样，本世纪的重大影响将体现在我们对急性和慢性疾病治疗方式的变革上。因此，我们希望公众能够理解这一点，并认可我们为实现这一变革所付出的努力。

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