γ-干扰素通路调控BCG疫苗接种诱导的天然免疫记忆：基线水平与遗传变异的关键作用

《Scientific Reports》：The impact of interferon-γ pathway on trained immunity induction by vaccination with Bacille Calmette-Guérin

本研究旨在探究IFN-γ通路对BCG疫苗接种诱导训练免疫的影响。研究人员通过对323名健康志愿者进行队列研究，发现基线IFN-γ产生能力与BCG接种后IL-6和IL-1β的训练免疫反应呈正相关，且IFN-γ通路相关基因（如IFNG、IFNGR1）的SNPs显著影响训练免疫的诱导强度，为疫苗优化和免疫治疗提供了新靶点。

　　

在疫苗学领域，卡介苗（Bacillus Calmette-Guérin, BCG）堪称一个“多面手”。它不仅是预防结核病的百年老将，更被发现具有一系列令人惊喜的“附加功效”——能够降低新生儿总体死亡率、减少呼吸道感染发生率，甚至在膀胱癌治疗中发挥作用。这些超越结核病预防的“异源保护效应”背后，隐藏着免疫系统的一种新型记忆模式——“训练免疫”（trained immunity）。与传统认知中仅由适应性免疫（T、B淋巴细胞）介导的特异性免疫记忆不同，训练免疫是指先天免疫细胞（如单核细胞、巨噬细胞）在接触某些刺激（如BCG疫苗）后，其功能状态发生长期改变，从而对后续不相关的病原体攻击产生更强、更快的反应能力。这种能力的维持主要依赖于细胞代谢重组和表观遗传 reprogramming。

然而，一个关键科学问题随之浮现：为何不同个体接种BCG后，所诱导的训练免疫强度存在显著差异？近年来，动物实验和体外研究表明，一种主要由T细胞和自然杀伤（NK）细胞产生的关键细胞因子——γ-干扰素（Interferon-γ, IFN-γ），可能扮演着训练免疫“放大器”的角色。IFN-γ能否在人体内同样调控BCG诱导的训练免疫？个体的基础IFN-γ水平或其相关基因的先天差异，是否决定了疫苗效果的强弱？这些问题对于理解免疫记忆的完整图景、开发更有效的疫苗和免疫疗法至关重要。

为解答这些问题，由罗马尼亚“Iuliu Hatieganu”医药大学、荷兰拉德堡德大学医学中心等机构研究人员组成的团队，在《Scientific Reports》上发表了他们的最新研究成果。他们利用一项包含323名健康荷兰成年人的BCG疫苗接种队列（300BCG队列），深入探究了IFN-γ通路在人体训练免疫诱导中的核心作用。

研究者们采用了几个关键技术方法来支撑其研究：首先，他们建立了规范的临床队列，在接种BCG疫苗前（第0天）、接种后早期（第14天）和后期（第90天）三个时间点采集志愿者血液样本。其次，通过密度梯度离心法从血液中分离出外周血单个核细胞（PBMCs），并利用其进行体外刺激实验：分别用热灭活的结核分枝杆菌（M. tuberculosis）来评估IFN-γ产生能力，以及用热灭活的金黄色葡萄球菌（S. aureus）来评估训练免疫相关的细胞因子（IL-1β, IL-6, TNF）反应。细胞因子水平的检测则依赖于酶联免疫吸附试验（ELISA）。最后，为了从遗传学角度验证IFN-γ通路的作用，研究团队对志愿者进行了全基因组基因分型，并利用线性回归模型分析了IFN-γ通路关键基因（如IFNG, IFNGR1, IFNGR2, IL12A, IL12B等）附近的单核苷酸多态性（SNP）与训练免疫反应强度（以细胞因子产生的倍数变化衡量）之间的关联。

研究结果

诱导 of trained immunity by BCG vaccination

研究首先证实了BCG疫苗接种能够诱导训练免疫。数据显示，与接种前（第0天）相比，志愿者PBMCs在受到S. aureus刺激后，IL-1β的产生量在接种后第14天和第90天均显著升高。这表明BCG疫苗接种确实能够“训练”先天免疫细胞，使其对异源病原体（如S. aureus）产生更强、更持久的炎症反应，训练免疫效应至少可以持续3个月。然而，在IL-6和TNF的产量上，虽然接种后略有上升，但未观察到统计学上的显著差异。

IFN-γ production capacity correlated with trained immunity responses

接下来，研究核心发现浮出水面：个体的基础IFN-γ产生能力与BCG诱导的训练免疫强度密切相关。相关性分析显示，在接种前，PBMCs经M. tuberculosis刺激后产生的IFN-γ水平（即基线IFN-γ产生能力）越高，其在BCG接种后（第14天和第90天）由S. aureus刺激引起的IL-6产量倍增（即训练免疫反应）就越强。对于IL-1β，也观察到了类似的趋势，尤其是在第14天时，基线IFN-γ与IL-1β的倍增呈显著正相关。这表明，那些天生具有更强IFN-γ应答能力的个体，在接受BCG疫苗接种后，其先天免疫系统被“训练”的效果也更出色。

SNPs in genes of IFN-γ pathway influence trained immunity after BCG vaccination

为了确证IFN-γ通路与训练免疫之间的因果关系（而不仅仅是相关关系），研究团队转向了遗传学证据。他们发现，在IFN-γ通路的关键基因（包括IFN-γ本身及其受体基因IFNGR1、IFNGR2，以及能诱导IFN-γ产生的IL-12及其受体基因）附近，存在69个SNP与训练免疫的诱导强度显著相关。具体而言，携带某些特定基因变异的个体，其BCG接种后细胞因子产量的倍增幅度明显不同。例如，IFNG和IFNGR1基因中的某些SNP对训练免疫反应有显著影响。这一发现 powerfully 说明，IFN-γ通路的生物学活性，由个体的遗传背景所部分决定，直接调控着BCG疫苗训练免疫效果的强弱。

讨论与结论

本研究首次在人体内证实，IFN-γ是BCG疫苗接种诱导训练免疫的关键调节因子。这不仅体现在基线IFN-γ产生能力与训练免疫强度的正相关性上，更通过遗传学分析找到了因果联系的强有力证据——IFN-γ通路相关基因的变异能够显著影响训练免疫的表型。

这一发现具有多重重要意义。首先，它深化了对免疫记忆的理解，揭示了先天免疫与适应性免疫之间深刻的相互作用：适应性免疫细胞（如T细胞）产生的IFN-γ，能够反向“教育”和“强化”先天免疫细胞，形成一种协同防御网络。其次，基线IFN-γ水平或相关基因型可能作为预测BCG疫苗异源保护效果的生物标志物，有助于识别疫苗高应答人群。最后，也为未来的免疫干预策略提供了新思路。通过靶向IFN-γ通路（例如，在疫苗接种时联合使用IFN-γ或其诱导剂），或许能够放大训练免疫效应，从而增强疫苗对各类感染的广谱保护能力，或提高癌症免疫疗法的疗效。

总之，这项研究将训练免疫的研究从现象描述推向机制探索和个体化预测的新阶段，为利用训练免疫原理提升人类健康水平开辟了充满希望的前景。