综述：糖基化介导的免疫调节：糖生物学与适应性免疫及治疗的融合创新

《Frontiers in Immunology》：Immunomodulation by glycosylation: bridging glycobiology to adaptive immunity and therapeutic innovation

　　

适应性免疫通过抗原特异性应答和免疫记忆提供特异且持久的保护，这一特性已被成功应用于变革性免疫治疗中。推进这些疗法需要深入理解微调免疫活性的分子机制。在此背景下，糖基化（glycosylation）作为一种普遍且复杂的翻译后修饰（post-translational modification），正作为核心调控因子崭露头角。通过塑造免疫蛋白的结构与功能，聚糖（glycans）关键性地调控着T细胞、B细胞和抗原呈递细胞（APCs）的行为。本综述总结了关于糖基化如何调控获得性免疫关键进程的最新知识，涵盖从抗原识别、免疫信号转导到细胞间相互作用的各个环节。文章强调，聚糖既可直接作为抗原，更常见的是通过在细胞表面形成独特的糖标记（glyco-signatures）来塑造免疫反应。此外，我们还讨论了这些发现的治疗意义，并概述了靶向糖基化通路以增强抗肿瘤免疫、提高疫苗效力及治疗自身免疫性疾病的新兴策略。因此，将糖生物学更深层次地整合入适应性免疫研究，对于开发下一代精准免疫治疗至关重要。

蛋白质糖基化概览

蛋白质糖基化根据其糖苷键类型进行分类。N-糖基化（N-glycosylation）是一种高度保守的过程，始于内质网（ER）中脂质连接前体的组装，随后寡糖基转移酶（OST）复合物将前体转移至天冬酰胺残基（Asn-X-Ser/Thr, X≠Pro）。正确折叠的糖蛋白被运输至高尔基体，经糖苷酶和糖基转移酶“重塑”后产生高甘露糖型、杂合型和复合型N-聚糖。O-糖基化则是单糖连接到丝氨酸或苏氨酸残基的羟基上，由多肽N-乙酰半乳糖胺（GalNAc）转移酶催化。此外，还存在O-GlcNAc糖基化，这是一种动态的营养传感器。特殊的糖基化形式还包括糖基磷脂酰肌醇（GPI）锚定和C-糖基化（C-glycosylation）。

适应性免疫：特异性与记忆

适应性免疫以抗原特异性识别和免疫记忆为特征。淋巴细胞是基石，主要包括T细胞和B细胞。T细胞分为CD4⁺辅助T细胞和CD8⁺细胞毒性T细胞，分别通过T细胞受体（TCR）识别抗原并分化为效应亚群或直接杀伤靶细胞。B细胞通过B细胞受体（BCR）识别天然抗原，并分化为浆细胞分泌抗体。细胞因子和趋化因子构成了协调这些反应的分子网络。

糖基化作为适应性免疫的主调控因子

TCR、BCR、抗体、细胞因子及其受体均为糖蛋白。糖链不仅是装饰，更是蛋白质构象、稳定性和分子间相互作用的调节剂。这种细胞与蛋白特异的聚糖库常被称为“糖密码”（glyco-code），决定了免疫细胞的激活阈值和耐受与效应反应的平衡。

通过糖基化调节适应性免疫

先天免疫细胞可通过模式识别受体（PRRs）和凝集素受体直接结合聚糖配体，从而塑造下游适应性反应。肿瘤微环境中常见的异常糖基化是免疫失调的标志。例如，肿瘤细胞上调唾液酸化聚糖（sialosides），作为唾液酸结合免疫球蛋白样凝集素（Siglecs）的高亲和力配体，通过招募SHP磷酸酶抑制免疫激活。肿瘤中增加的岩藻糖基化（fucosylation）可被C型凝集素受体（CLRs）识别，诱导免疫耐受。许多癌症还表现出截短的O-聚糖（如Tn和sialyl-Tn抗原），这些结构可被巨噬细胞半乳糖凝集素（MGL）识别，抑制免疫激活。

抗原糖基化决定免疫原性

BCR识别基于三维结构的天然抗原，而TCR识别APC上主要组织相容性复合体（MHC）呈递的肽段。糖基化影响抗原摄取、加工和呈递。某些结构可作为APC的配体促进抗原呈递。反之，病毒或肿瘤中的糖基化改变可能通过屏蔽表位或破坏抗原加工而导致免疫逃逸。糖缀合物疫苗（glycoconjugate vaccine）利用这一原理，将聚糖偶联至载体蛋白，通过MHC II途径驱动T细胞活化，进而引发强健的B细胞应答和免疫记忆。

T细胞糖基化调节适应性免疫

免疫检查点通路受糖基化严密调控。程序性细胞死亡蛋白1（PD-1）的N49和N74位点存在核心岩藻糖基化，由岩藻糖基转移酶8（FUT8）介导，抑制该修饰可减少PD-1表面表达并增强抗肿瘤免疫。PD-L1同样受糖基化保护免于降解。共刺激受体CD28广泛N-糖基化，其糖链可负向调节CD28功能。代谢通路亦与糖基化交叉，甘露糖代谢减少导致T细胞功能障碍，而葡萄糖驱动的糖鞘脂生物合成对CD8⁺T细胞扩增和细胞毒性至关重要。

糖基化调控NK细胞功能

NK细胞活性受激活性与抑制性受体平衡调控，多数受体发生糖基化。NKp30上的N-糖基化位点对其寡聚化和细胞毒功能至关重要。核心岩藻糖基化对NK细胞生物学不可或缺，FUT8缺陷会损害CD122表达，导致NK细胞存活、成熟和抗肿瘤免疫缺陷。

B细胞糖基化调节适应性免疫

活化的B细胞可分化为浆细胞分泌高亲和力抗体及细胞因子。BCR信号起始于膜结合免疫球蛋白与CD79a/CD79b异二聚体的结合。B细胞恶性肿瘤的特征是BCR糖基化失调，如慢性淋巴细胞白血病（CLL）中CD79a/b的异常糖基化导致蛋白错误折叠和表面表达降低，影响信号传导。

糖基化调节补体免疫反应

补体系统包含超过50种可溶性及膜结合蛋白，是连接先天与适应性免疫的枢纽。聚糖充当病原体识别标签、抗体分子开关和补体蛋白的质量控制元件。凝集素途径由微生物表面的碳水化合物识别启动。在经典途径中，IgG的半乳糖基化促进Fc六聚体化和C1q的高亲和力结合。中心补体成分C3携带两个高甘露糖型N-聚糖，其糖基化改变与自身免疫性疾病相关。

糖基化调节IgG功能

IgG是血清中最丰富的同种型免疫球蛋白，其功能受糖基化严密控制。每个IgG Fc区在CH2结构域的Asn297位点含有一个保守的N-糖基化位点。去除核心岩藻糖可增强与NK细胞上FcγRIIIa的结合，显著提高抗体依赖性细胞毒性（ADCC）；而岩藻糖基化则抑制此相互作用。Fc唾液酸化通过与凝集素受体和FcγRIIb相互作用赋予抗炎特性。半乳糖基化通过增加C1q结合增强补体激活。约15-20%的IgG分子在Fab区也携带N-聚糖，调节抗原结合和药代动力学。IgG糖基化模式也是健康和疾病的动态生物标志物。

以聚糖为中心的适应性免疫调节方法

精确编辑聚糖的能力开创了免疫治疗的新范式。主要包括三个转化方向：

用于增强细胞疗法的免疫细胞糖工程

糖工程可通过调节免疫细胞持久性、肿瘤靶向性和功能激活状态来改善疗效。例如，敲除SPPL3可增加CAR-T细胞表面全局N-糖基化，形成“聚糖盾牌”，减轻同种异体排斥并降低移植物抗宿主病（GvHD）风险。针对γδ T细胞和树突状细胞（DCs）的代谢糖工程策略也显示出增强的抗肿瘤功效。通过化学酶法在NK细胞表面安装合成聚糖配体，可重定向其对CD22阳性肿瘤的靶向杀伤。

靶向肿瘤相关聚糖以破坏免疫逃逸

许多癌症表现出表面唾液酸化升高，激活抑制性Siglecs。因此，Siglecs和肿瘤相关唾液聚糖被视为一类糖免疫检查点。治疗上，减少肿瘤唾液酸化可减弱抑制信号。此外，针对PD-1/PD-L1糖表位的疗法正在开发中。肿瘤相关聚糖表位也为工程化细胞疗法提供了直接靶点，如针对MUC1-Tn、STn和GD2（二唾液酸神经节苷脂2）的CAR-T细胞疗法已在多种实体瘤中显示出临床潜力，但仍面临脱靶毒性和实体瘤浸润受限的挑战。

作为免疫疗法的代谢干预

另一种策略是调节单糖可用性和代谢，从而重塑细胞糖基化和免疫功能。尽管生酮饮食等旨在限制葡萄糖可利用性，但系统性代谢干预可能产生非预期的免疫后果。例如，限制葡萄糖或果糖摄入虽可能抑制原发肿瘤，却可能促进肺转移或通过基质重塑创造促转移生态位。相反，适量果糖摄入也可能通过调节脂肪细胞代谢增强抗肿瘤CD8⁺T细胞应答。因此，代谢干预是一把双刃剑，需要系统的临床前评估和严格的临床研究来定义其安全应用窗口。

聚糖作为疫苗接种的靶点与工具

疫苗设计的核心在于识别稳定且高免疫原性的抗原。聚糖因其与宿主聚糖的深刻结构差异，成为强大的疫苗抗原。

抗菌糖缀合物疫苗

细菌荚膜多糖（CPS）疫苗经历了三代演变。第一代直接使用纯化多糖，诱导T细胞非依赖性应答，但在婴幼儿中免疫原性差且无免疫记忆。第二代通过将CPS化学偶联至免疫原性载体蛋白，转化为T细胞依赖性应答，驱动类别转换、亲和力成熟和长寿命记忆B细胞产生，是目前最成功的细菌疫苗平台。第三代转向化学合成，如Quimi-Hib疫苗，使用合成的核糖基核糖醇磷酸重复单元偶联载体蛋白，消除了批次间变异和污染风险。

人类免疫缺陷病毒的聚糖盾牌：靶标与屏障

HIV包膜糖蛋白（Env）三聚体被致密聚糖盾牌覆盖，掩蔽蛋白表位。尽管部分患者能产生针对聚糖依赖性表位的广谱中和抗体（bNAbs），但诱导此类应答极具挑战。早期策略试图模拟已知bNAbs（如2G12）的表位，但诱发的抗体主要针对易接近的甘露糖残基而非天然gp120三聚体构象。后续努力转向更复杂的V3环糖肽表位及胚系靶向（germline-targeting）疫苗策略，旨在选择性激活bnAb前体B细胞。尽管使用SOSIP三聚体和特定佐剂的临床试验已显示出安全性并成功激活前体B细胞，但HIV的高度变异性、聚糖异质性及构象掩蔽仍是设计通用有效免疫原的主要障碍。

讨论

综上所述，聚糖作为适应性免疫的主调控因子，其广泛的免疫调节能力凸显了糖生物学在下一代免疫治疗中的核心地位。然而，由于体内动态、细胞特异性聚糖异质性解析技术的局限，糖基化在全景图中的映射仍不完整。糖基化不仅作为直接抗原，更是抗体免疫原性、免疫受体活性和细胞间通讯的关键调节剂。尽管糖基化靶向干预面临脱靶效应和系统复杂性等权衡，但随着糖分析工具、化学合成及结构疫苗学的发展，深入理解糖生物学必将推动糖靶向概念转化为安全、有效的持久免疫疗法。