Nature |?病毒破壞免疫交通網(wǎng)絡(luò)的新策略

撰文 |咸姐

在適應(yīng)性免疫應(yīng)答的啟動(dòng)過程中，二級(jí)淋巴器官（如脾臟和淋巴結(jié)）內(nèi)的微環(huán)境扮演著至關(guān)重要的角色。其中，成纖維網(wǎng)狀細(xì)胞（Fibroblastic reticular cells,FRCs）構(gòu)成的精密三維網(wǎng)絡(luò)為免疫細(xì)胞提供了結(jié)構(gòu)支架和功能指引，通過形成高度有序的導(dǎo)管系統(tǒng)，促進(jìn)樹突狀細(xì)胞（DC）和T細(xì)胞的遷移及相互作用，這是有效啟動(dòng)抗病原體免疫反應(yīng)的基礎(chǔ)【1,2】。然而，盡管FRC網(wǎng)絡(luò)的重要性已被認(rèn)知，但其在生理?xiàng)l件下調(diào)控免疫細(xì)胞遷移和相互作用的精確分子機(jī)制長(zhǎng)期以來仍不清楚。

為揭示這一生理過程的分子基礎(chǔ)，近日，來自澳大利亞莫納什大學(xué)的Mariapia A. Degli-Esposti團(tuán)隊(duì)在Nature上在線發(fā)表題為Fibroblastic reticular cells direct the initiation of T cell responses via CD44的文章，巧妙地運(yùn)用了一種逆向思維的研究策略——分析病毒如何“劫持”并破壞宿主免疫系統(tǒng)。病毒，尤其是巨細(xì)胞病毒（CMV），在漫長(zhǎng)的共進(jìn)化過程中，進(jìn)化出了眾多靶向并抑制宿主免疫關(guān)鍵環(huán)節(jié)的蛋白質(zhì)，這些病毒蛋白可以被視為天然的、高特異性的“分子探針”【3】。本研究正是以小鼠巨細(xì)胞病毒（MCMV）為模型，通過鑒定其編碼的一個(gè)功能未知的跨膜蛋白m11，來逆向?qū)ふ颐庖邌?dòng)過程中不可或缺的宿主細(xì)胞蛋白及其作用通路。研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)m11能夠通過靶向FRC網(wǎng)絡(luò)，并干擾細(xì)胞表面分子 CD44 的一項(xiàng)關(guān)鍵功能來抑制抗病毒免疫，從而揭示了FRC網(wǎng)絡(luò)調(diào)控免疫應(yīng)答的全新分子機(jī)制。

表達(dá)在感染細(xì)胞表面的病毒蛋白具有特殊的研究?jī)r(jià)值，因?yàn)樗鼈兛赡芘c細(xì)胞受體結(jié)合，從而促進(jìn)免疫逃逸。本文研究人員采用表達(dá)克隆策略篩選MCMV蛋白的細(xì)胞結(jié)合伴侶，重點(diǎn)關(guān)注病毒蛋白m11——該蛋白為299個(gè)氨基酸的I型跨膜蛋白，包含212個(gè)氨基酸的胞外域。 以m11胞外域與人IgG1 Fc段的融合蛋白作為探針篩選小鼠細(xì)胞cDNA文庫(kù)，研究人員確定了CD44是m11的直接結(jié)合靶點(diǎn)。利用表面等離子共振（SPR）實(shí)驗(yàn)，他們精確測(cè)定了m11與CD44胞外域（包含透明質(zhì)酸結(jié)合 Link模塊 ）的結(jié)合親和力，證實(shí)這是一種高特異性的直接相互作用 ，且不依賴于其他細(xì)胞或病毒成分。

CD44 的主要配體是透明質(zhì)酸 （HA） ，一種線性糖胺聚糖， 二者相互作用調(diào)控細(xì)胞粘附、遷移和增殖，但其在抗病毒免疫中的作用尚不明確 。研究人員 利用PMA和離子霉素激活的EL4細(xì)胞（其表面CD44可結(jié)合HA）進(jìn)行HA包被板粘附實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)m11-Fc融合蛋白能顯著抑制細(xì)胞對(duì)HA的粘附，且呈劑量依賴性；反向競(jìng)爭(zhēng)性實(shí)驗(yàn)也證實(shí) HA能競(jìng)爭(zhēng)性抑制m11與固定化CD44的結(jié)合。進(jìn)一步的晶體結(jié)構(gòu)解析揭示了m11與CD44結(jié)合的分子細(xì)節(jié)，m11以一種獨(dú)特的三點(diǎn)接觸策略靶向CD44的“鉤狀”區(qū)域，其結(jié)合位點(diǎn)與HA結(jié)合位點(diǎn)存在顯著重疊，特別會(huì)與介導(dǎo)CD44結(jié)合的關(guān)鍵糖殘基發(fā)生物理碰撞，從而以空間位阻而非分子模擬的方式，物理性地占據(jù)了CD44的HA結(jié)合位點(diǎn)。基于這些功能與結(jié)構(gòu)特征，研究人員將m11正式命名為病毒CD44結(jié)合蛋白（vCD44BP）。

那么vCD44BP結(jié)合CD44并阻斷CD44-HA相互作用對(duì)于病毒是否有益呢？實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，vCD44BP并非病毒復(fù)制所必需，但它是維持體內(nèi)病毒載量所必需的。更重要的是，研究人員發(fā)現(xiàn)，vCD44BP的這種病毒控制力的增強(qiáng)依賴于CD8 T細(xì)胞而非CD4 T細(xì)胞，在缺乏CD8 T細(xì)胞關(guān)鍵效應(yīng)分子IFN-γ或穿孔素的小鼠中，vCD44BP突變病毒與野生型病毒的復(fù)制水平無(wú)差異。深入研究發(fā)現(xiàn)，感染vCD44BP突變病毒的小鼠脾臟中，總CD8 T細(xì)胞及病毒特異性CD8 T細(xì)胞數(shù)量更高，且 短壽命效應(yīng)細(xì)胞比例升高而記憶前體效應(yīng)細(xì)胞比例下降，提示病毒特異性CD8 T細(xì)胞啟動(dòng)階段受損。鑒于有效的CD8 T細(xì)胞啟動(dòng)需要初始T細(xì)胞和DC之間的相互作用，研究人員進(jìn)一步 利用一種通過靜脈短時(shí)注射抗CD11c抗體以標(biāo)記并區(qū)分紅髓與白髓中樹突狀細(xì)胞的方法，發(fā)現(xiàn)在感染vCD44BP突變病毒的小鼠脾臟白髓中，DC的頻率和CD11c信號(hào)強(qiáng)度均顯著高于野生型病毒感染組。顯微成像則更直觀地證實(shí)，病毒感染后，DC會(huì)向白髓的T細(xì)胞區(qū)遷移，而這種遷移在vCD44BP突變病毒感染的脾臟中更為明顯。這些結(jié)果共同表明，vCD44BP并不影響樹突狀細(xì)胞的數(shù)量或激活狀態(tài)，而是通過靶向CD44，損害了DC向脾臟白髓的招募遷移能力，從而限制DC與T細(xì)胞的相互作用，導(dǎo)致抗病毒CD8 T細(xì)胞應(yīng)答啟動(dòng)延遲。

隨后，研究深入探究了vCD44BP損害DC遷移的分子機(jī)制。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示， vCD44BP與CD44在感染FRC表面形成順式（cis）共定位相互作用，且vCD44BP的表達(dá)依賴于CD44的存在。更重要的是，vCD44BP缺失導(dǎo)致FRC網(wǎng)絡(luò)呈現(xiàn)更長(zhǎng)的單個(gè)突起和更復(fù)雜的分支結(jié)構(gòu)，表現(xiàn)為分支長(zhǎng)度和分支點(diǎn)數(shù)量顯著增加，而FRC細(xì)胞總數(shù)和增殖率并無(wú)差異，且趨化因子CCL19和CCL21的表達(dá)水平亦未改變，提示vCD44BP通過干擾CD44功能而非影響FRC數(shù)量或趨化因子分泌來改變網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)。此外， 用vCD44BP-Fc預(yù)處理FRC（而非DC），或在共培養(yǎng)中使用CD44缺陷的FRC，均會(huì)顯著降低DC在FRC網(wǎng)絡(luò)上的運(yùn)動(dòng)速度和距離 ，且這種遷移指導(dǎo)作用與podoplanin-CLEC2相互作用無(wú)關(guān)，而是依賴于CD44胞外域的HA結(jié)合位點(diǎn)。這些結(jié)果表明，vCD44BP通過在感染的FRC上結(jié)合并改變CD44的分布與功能，干擾了FRC網(wǎng)絡(luò)的正常重塑及其引導(dǎo)能力，從而直接削弱了DC在該基質(zhì)網(wǎng)絡(luò)上的遷移，破壞了啟動(dòng)T細(xì)胞所必需的FRC-DC相互作用。

最后，研究人員構(gòu)建了骨髓嵌合小鼠模型，分別使CD44在基質(zhì)細(xì)胞或造血細(xì)胞上缺失。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，在基質(zhì)細(xì)胞表達(dá)CD44的嵌合小鼠中，vCD44BP缺失病毒仍能引起更強(qiáng)的抗病毒CD8 T細(xì)胞應(yīng)答和更低的病毒載量；然而，當(dāng)基質(zhì)細(xì)胞（包括FRC）特異性缺失CD44時(shí)，這種vCD44BP缺失病毒帶來的免疫增強(qiáng)優(yōu)勢(shì)便完全消失。與此同時(shí)，DC向脾臟白髓的遷移增強(qiáng)也只發(fā)生在基質(zhì)細(xì)胞表達(dá)CD44的小鼠中。相反，當(dāng)CD44僅在造血細(xì)胞上缺失時(shí)，vCD44BP缺失病毒的感染表型與正常小鼠無(wú)異，表明其對(duì)免疫細(xì)胞的直接影響并非關(guān)鍵。此外， 利用佐劑誘導(dǎo)淋巴結(jié)擴(kuò)張模型和流感病毒感染模型發(fā)現(xiàn)，外源性vCD44BP-Fc蛋白處理可顯著抑制引流淋巴結(jié)的體積和細(xì)胞數(shù)量增加、降低抗原特異性CD8 T細(xì)胞應(yīng)答，并損害流感病毒NP特異性CD8 T細(xì)胞的生成，從而證明基質(zhì) 細(xì)胞（而非造血細(xì)胞）表面的 CD44在啟動(dòng)抗病毒免疫應(yīng)答中具有普遍且關(guān)鍵的作用，而vCD44BP通過靶向這一環(huán)節(jié)實(shí)現(xiàn)免疫逃逸， 并且該通路是廣泛調(diào)節(jié)適應(yīng)性免疫應(yīng)答的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)。

綜上所述，本研究首次揭示CMV通過編碼vCD44BP蛋白，特異性靶向基質(zhì)細(xì)胞表面的CD44分子，競(jìng)爭(zhēng)性阻斷其與HA的結(jié)合，破壞FRC網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)及DC向T細(xì)胞區(qū)的遷移，從而延遲抗病毒CD8?T細(xì)胞應(yīng)答的啟動(dòng)。這不僅闡明了一種新型的病毒免疫逃逸機(jī)制，更重要的是，揭示了基質(zhì)CD44在調(diào)控適應(yīng)性免疫應(yīng)答起始中的核心作用——它通過協(xié)調(diào)基質(zhì)-免疫細(xì)胞相互作用，為有效T細(xì)胞啟動(dòng)提供了關(guān)鍵的微環(huán)境基礎(chǔ)，拓展了我們對(duì)免疫調(diào)控網(wǎng)絡(luò)復(fù)雜性的認(rèn)知。

https://doi.org/10.1038/s41586-025-09988-8

制版人： 十一

參考文獻(xiàn)

1. Fletcher, A. L., Acton, S. E. & Knoblich, K. Lymph node fibroblastic reticular cells in health and disease.Nat. Rev. Immunol.15, 350–361 (2015).

2. Acton, S. E. et al. Dendritic cells control fibroblastic reticular network tension and lymph node expansion.Nature514, 498–502 (2014).

3. Berry, R., Watson, G. M., Jonjic, S., Degli-Esposti, M. A. & Rossjohn, J. Modulation of innate and adaptive immunity by cytomegaloviruses.Nat. Rev. Immunol.20, 113–127 (2020).

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