综述:自身免疫性疾病中的调节性T细胞:生物学机制、临床转化及转化挑战

《Frontiers in Immunology》:Regulatory T cells in autoimmune diseases: biological mechanisms, clinical translation, and translational challenges

【字体: 时间:2026年08月14日 来源:Frontiers in Immunology 7.0

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  自身免疫性疾病(ADs)是一类因自身抗原异常免疫应答及免疫耐受崩溃引发的炎症性疾病。当前临床常用糖皮质激素及免疫抑制剂等治疗手段,多仅发挥非特异性免疫调节作用,长期应用常伴随显著不良反应,难以有效重建免疫稳态。近年来,基于调节性T细胞(Treg)的治疗策略发展

  
自身免疫性疾病(ADs)是一类因自身抗原异常免疫应答及免疫耐受崩溃引发的炎症性疾病。当前临床常用糖皮质激素及免疫抑制剂等治疗手段,多仅发挥非特异性免疫调节作用,长期应用常伴随显著不良反应,难以有效重建免疫稳态。近年来,基于调节性T细胞(Treg)的治疗策略发展迅速,多种治疗模式的持续更新不断拓展免疫耐受干预的应用边界。本综述系统梳理Treg治疗的进展,涵盖从基础生物学研究到自身免疫性疾病转化应用的完整链条。研究人员首先阐述Treg的发育特征、抑制机制及异质性,重点介绍多克隆Treg、抗原特异性Treg、TCR工程化Treg及CAR-Tregs等多种Treg治疗模式的临床前及临床进展。同时,综述强调当前提升Treg稳定性、抗原特异性及炎症微环境体内适应性的优化策略,客观分析Treg治疗面临的主要转化瓶颈,并对推动Treg免疫治疗在自身免疫性疾病中的临床落地提出未来展望。
1 引言
自身免疫性疾病是一类由自身抗原异常免疫应答及免疫耐受崩溃导致的慢性炎症性疾病,发病机制高度复杂,免疫失调是核心致病机制,其中调节性T细胞(Treg)维持的外周耐受破坏尤为关键。作为维持免疫耐受的核心调节细胞亚群,Treg数量或功能异常会导致自身反应性免疫细胞错误识别自身抗原,引发自身免疫攻击,最终诱发自身免疫性疾病。生理状态下,Foxp3+ Treg通过抑制自身反应性T细胞、限制抗原呈递细胞活化、消耗IL-2及分泌IL-10、TGF-β、IL-35等抗炎介质维持外周免疫耐受;疾病状态下,Treg可出现数量减少、抑制功能缺陷、谱系不稳定性、组织归巢障碍及炎性转化等异常,进而导致自身反应性T/B细胞过度活化、炎性细胞因子分泌增加、自身抗体生成,最终引发慢性组织炎症及进行性器官损伤。自身免疫性疾病可累及全身几乎所有器官,包括系统性红斑狼疮、类风湿关节炎等系统性病变,以及自身免疫性甲状腺疾病、1型糖尿病、炎症性肠病等器官特异性疾病,常导致慢性炎症、组织损伤、器官衰竭甚至功能残疾,病程迁延且难以治愈,需长期规范管理。传统治疗存在显著局限性:以系统性红斑狼疮为例,一线治疗糖皮质激素非特异性抑制全身炎症反应,其他方案如传统免疫抑制剂(环孢素)、靶向生物制剂(利妥昔单抗、贝利尤单抗)、抗代谢药(硫唑嘌呤、甲氨蝶呤)及烷化剂(环磷酰胺)普遍存在特异性不足、无法逆转根本发病机制的缺陷。量化数据凸显未满足的临床需求:类风湿关节炎中约50%患者经甲氨蝶呤治疗后未达最佳临床结局或出现不良反应,一项纳入1069例患者的研究显示77.5%受试者至少经历1次甲氨蝶呤相关不良事件;系统性红斑狼疮中45–60%患者接受利妥昔单抗治疗后17个月内复发。与传统治疗相比,以Treg为代表的细胞治疗不仅具备更高治疗特异性,更有望通过重建免疫耐受实现自身免疫性疾病治愈。鉴于Treg是维持外周免疫耐受的核心细胞亚群,本综述系统阐述Treg数量及功能与自身免疫性疾病发病的关联,阐明Treg功能异常破坏免疫稳态的分子机制,并探讨Treg免疫治疗的临床转化前景与未来方向。
2 调节性T细胞的发现、分类及功能
2.1 调节性T细胞的发现
Treg是CD4+ T细胞的重要亚群,其研究可追溯至20世纪70–80年代,多项啮齿类动物研究已提示存在可抑制实验性自身免疫性疾病发生的T细胞群。1995年,Sakaguchi等证实CD4+CD25+ T细胞是维持外周耐受的必需亚群,后续Ethan Shevach、Fred Ramsdell、Alexander Rudensky及Jean-Fran?ois Bach等学者的研究共同奠定了CD4+CD25+ T细胞在维持外周免疫耐受中的核心地位,该群体后被命名为Treg。2000–2002年研究人员鉴定出人CD4+CD25+ Treg;2001年Foxp3基因突变被证实与IPEX综合征相关;2003年Foxp3被鉴定为Treg的关键转录因子,同时TGF-β被证实可诱导Foxp3表达。上述科学家对外周免疫耐受机制的突破性贡献获得了2025年诺贝尔生理学或医学奖。
2.2 调节性T细胞的分类及功能
Treg具有显著异质性,可根据发育起源及组织分布分为不同亚群,各亚群具备独特生物学特征。按发育起源可分为三类:胸腺来源的Treg(tTregs)为主要亚群,于胸腺发育过程中产生;外周诱导的Treg(pTregs)于外周组织分化形成;体外诱导的Treg(iTregs)可在TGF-β驱动的体外培养条件下生成。Ikaros家族转录因子Helios被认为是tTregs的特异性标志物,天然tTregs稳定高表达Helios,而pTregs及iTregs几乎不表达该分子;同时Helios+ Treg的Foxp3位点Treg特异性去甲基化区域(TSDR)去甲基化程度更高,提示谱系稳定性更强,相较于神经菌毛素-1(Nrp1),Helios在区分Treg亚群时特异性更优,为Treg治疗的精准鉴定及质量控制提供重要实验依据。
从组织分布角度,Treg可分化为适应不同解剖微环境的组织特异性亚群,具备独特分子特征及功能属性。脂肪组织驻留Treg高表达PPARγ及ST2,主要调节脂肪炎症及代谢稳态;肠道驻留Treg表达RORγt,对维持肠道黏膜免疫耐受至关重要;肿瘤浸润Treg高表达ICOS、PD-1及CCR8,通过促进免疫逃逸推动肿瘤进展;皮肤Treg优先表达CLA、CCR4等归巢分子,中枢神经系统Treg表达CD103并分泌双调蛋白,均参与各自微环境的组织修复。单细胞RNA测序进一步揭示了不同组织及疾病状态下Treg的异质性,如皮肤、肠道、脂肪及中枢神经系统中存在具有独特转录组特征及功能特化的Treg亚群。
Treg特征基因(尤其是Foxp3)的稳定表达是维持其谱系身份及抑制功能的必需条件,该稳定性由三个层面的表观遗传机制协同调控:DNA甲基化发挥核心作用,Foxp3及CTLA-4等Treg特征基因包含TSDR,Foxp3位点保守非编码序列2(CNS2)区域核心TSDR的低甲基化状态是区分Treg与常规T细胞、保障Foxp3持续表达的关键表观遗传标志;Treg具备独特的组蛋白修饰景观,调控染色质可及性,与DNA去甲基化协同维持转录稳定性及功能身份;Treg特异性超级增强子在Treg发育早期被激活,选择性调控Foxp3等核心谱系定义基因的表达,协调Treg谱系定向。
不同Treg亚群虽发育起源及组织定位存在差异,但普遍通过相似机制发挥免疫抑制作用,主要包括三类模式:代谢竞争、抑制性可溶性因子分泌及细胞接触依赖性抑制,共同维持外周免疫耐受。代谢竞争方面,Treg通过高表达CD25大量消耗局部微环境中的IL-2,剥夺效应T细胞活化及存活所需的关键信号;同时高表达CD39及CD73,将胞外ATP水解为免疫抑制性腺苷,后者通过A2A受体抑制T细胞活化。可溶性因子介导的抑制方面,Treg分泌IL-10、TGF-β及IL-35等多种抑制性细胞因子:IL-10抑制髓系细胞的促炎功能及抗原呈递能力;TGF-β抑制Th1分化、限制T细胞增殖及CD8+ T细胞细胞毒性,参与诱导“传染性耐受”;IL-35可直接抑制效应T细胞功能并促进iTregs扩增。细胞接触依赖性抑制以CTLA-4为核心:小鼠Treg特异性敲除CTLA-4可导致自发性全身淋巴细胞增殖、致死性T细胞介导的自身免疫性疾病及免疫球蛋白E过度产生,同时增强抗肿瘤免疫;选择性删除CTLA-4可显著削弱Treg体外及体内的抑制功能,尤其削弱其下调树突状细胞(DC)CD80及CD86表达的能力。此外,Treg可通过颗粒酶A/B及穿孔素介导的细胞毒性直接裂解靶细胞,清除效应T细胞、抗原呈递细胞(APC)及自然杀伤(NK)细胞,该细胞毒性具有高度环境依赖性,主要见于肿瘤微环境中的Treg;Treg还高表达LFA-1,与DC形成稳定相互作用,竞争性阻止效应T细胞与DC接触,同时清除DC表面的肽-MHC复合物,最终减弱抗原呈递。
3 调节性T细胞异常与自身免疫性疾病的关联
IPEX综合征是由Foxp3基因突变导致的X连锁免疫缺陷病,以1型糖尿病(T1D)、肠病及湿疹等严重自身免疫表现为特征;其他Treg相关特征基因突变同样可引发严重自身免疫性疾病,如CD25突变可导致致死性自身免疫病,CTLA-4杂合突变家系可出现自身免疫及炎症性疾病,脂多糖应答性米色样锚定蛋白(LRBA)缺陷导致Treg中CTLA-4表达缺失引发严重自身免疫;BACH2及STAT3突变等单基因病也与Treg异常相关,常伴随循环Treg数量减少及肠病等免疫失调表型。上述证据充分表明Treg数量不足或功能缺陷与人类自身免疫性疾病的发病密切相关。
多项临床研究证实,1型糖尿病、多发性硬化(MS)、系统性红斑狼疮、重症肌无力、干燥综合征、类风湿关节炎、自身免疫性葡萄膜炎及炎症性肠病等多种自身免疫性疾病患者外周血或炎症组织中均存在Treg数量及/或功能缺陷。疾病进展过程中,Treg可出现抑制能力下降、Foxp3表达不稳定及分泌IFN-γ、IL-17等促炎细胞因子,获得效应样特征并加重自身免疫组织损伤。部分研究报道系统性红斑狼疮及类风湿关节炎患者Treg频率与健康对照无差异甚至升高,这种矛盾结果源于多重因素:患者异质性(疾病活动度、治疗状态、病程)是主要原因;方法学差异同样关键,仅以CD25为标志物可能高估Treg数量(活化效应T细胞也高表达CD25),而基于Foxp3的鉴定特异性更高但需考虑炎症条件下其表达的不稳定性,联合CD127(低/阴性)、Helios及TSDR甲基化分析可提高准确性;组织分区差异也需考虑,外周血Treg频率常与炎症组织(滑膜、肾脏)存在差异。荟萃分析证实,采用更严格的Treg定义可使不同研究结果更一致,亟需标准化标志物组合及设门策略以提高研究可比性。Treg异常在单基因病中为原发性缺陷,而在多因素疾病(如系统性红斑狼疮、类风湿关节炎)中,遗传风险等位基因 predispose Treg功能异常,慢性炎症进一步损害Treg稳定性,形成恶性循环。此外,系统性与器官特异性疾病的Treg异常特征存在差异:系统性红斑狼疮及类风湿关节炎中外周Treg数量常减少,但炎症组织(肾脏、滑膜)可聚集功能缺陷的Treg;而1型糖尿病、多发性硬化、葡萄膜炎及炎症性肠病等器官特异性疾病中,Treg缺陷在靶器官中更为一致,外周血常无显著变化。
4 调节性T细胞治疗自身免疫性疾病的临床前研究
鉴于Treg在自身免疫性疾病进展中的核心调控作用,研究人员开发了多种Treg免疫治疗策略,核心目标为扩增Treg数量(包括多克隆及抗原特异性Treg)、增强其向炎症部位迁移能力及免疫抑制功能,从而重建免疫稳态并抑制过度炎症反应。当前策略主要分为过继性Treg输注及体内诱导内源性Treg扩增/功能增强两大类。
4.1 调节性T细胞的过继性输注
外源性Treg输注是基于细胞的免疫调节策略,核心是分离、纯化并体外扩增高活性、高纯度免疫抑制细胞群,经质量控制后回输至动物模型或患者体内,利用Treg固有免疫调节特性诱导抗原特异性免疫耐受,快速纠正免疫失衡并重建免疫稳态。大量临床前研究证实该策略在炎症性肠病、1型糖尿病、实验性自身免疫性脑脊髓炎(EAE)、胶原诱导性关节炎及实验性自身免疫性葡萄膜炎(EAU)等多种自身免疫性疾病模型中具有显著治疗潜力。
4.1.1 多克隆调节性T细胞治疗
早期研究广泛探索多克隆Treg的治疗潜力,核心流程为分离Treg后经抗CD3/抗CD28抗体联合IL-2体外扩增,14天内通常可实现300–500倍扩增,扩增后Foxp3+ Treg比例多超过90%,高表达CTLA-4、GITR、LAP及CD25等表型及功能标志物;扩增过程中添加雷帕霉素有助于维持Treg免疫抑制表型,防止其转化为潜在有害的效应T细胞(Teff),提高Treg选择性扩增效率。多克隆Treg对自身免疫性疾病预防效果显著,可明显抑制疾病启动,但在已建立疾病的个体中疗效有限,且高度依赖给药途径:EAU小鼠模型中,玻璃体内注射多克隆Treg可显著减少眼内炎性浸润并改善临床评分,该效应与浸润眼内细胞(尤其是髓系细胞)活性氧(ROS)生成减少及IL-10分泌增加相关,而尾静脉注射无法获得可比疗效;采用透明质酸与甲基纤维素物理混合物(HAMC)作为免疫保护型可注射水凝胶递送系统可进一步提升疗效,玻璃体内递送Treg-HAMC可使EAU小鼠眼内归巢Treg数量翻倍,同时增强其存活及稳定性,显著减少眼内炎性浸润(包括IFN-γ+及IL-17+ CD4 T细胞),有效缓解眼部炎症并保留视觉功能,而无HAMC保护的玻璃体内注射Treg仅产生微弱疗效。多克隆Treg过继输注在重症联合免疫缺陷(SCID)小鼠及Rag1-/-小鼠建立的类风湿关节炎及结肠炎模型中也显示疗效。但该疗法存在显著局限:多克隆Treg群体的TCR基因重排高度异质且随机,能特异性识别疾病相关自身抗原的功能克隆频率极低,回输后缺乏有效抗原刺激时,多数细胞迅速进入静息状态或凋亡,导致具有持续免疫调节活性的抑制细胞数量不足;单纯提高输注剂量虽可增加有效克隆绝对数量,但易诱发全身性免疫抑制,显著增加感染及潜在肿瘤发生风险;过继输注的多克隆Treg半衰期短,临床前模型中重复给药虽可提升疗效,但会增加制备成本及感染风险,高剂量输注可能导致严重感染,这推动了抗原特异性Treg的研发。
4.1.2 体外扩增抗原特异性调节性T细胞治疗
与直接输注多克隆Treg相比,过继输注体外扩增的抗原特异性Treg所需细胞数量显著减少,且治疗优势明确。研究从BDC2.5及GAD286 TCR转基因(Tg)小鼠中分离纯化Treg,经抗CD3、抗CD28及IL-2体外扩增两周,实现约200倍扩增,少量抗原特异性Treg即可在疾病发生后逆转1型糖尿病;另一研究中,从BDC2.5 TCR Tg小鼠分离CD4+CD25+CD62L+ Treg,经同源抗原肽及IL-2体外扩增后输注至NOD小鼠,单次输注5×104扩增Treg可完全阻断13周龄前NOD小鼠自发性糖尿病发生,并使50%已发病糖尿病小鼠高血糖逆转。
4.1.3 TCR工程化调节性T细胞治疗
对于已鉴定致病抗原特异性TCR的自身免疫性疾病,理论上可通过慢病毒转导等基因转移技术将确定的致病抗原特异性TCR导入自体或同种异体Treg,生成TCR工程化Treg(TCR-Tregs),赋予Treg精准识别疾病相关抗原的能力,实现靶向抑制自身反应性淋巴细胞活化,同时最小化非特异性免疫抑制相关的全身不良反应。一项临床前研究通过生物物理亲和结合实验鉴定出Smith(Sm)抗原的HLA-DR15限制性免疫显性T细胞表位,经高通量单细胞测序分离对应高亲和力Sm特异性TCR,通过慢病毒载体将该TCR转导至抗Sm抗体阳性、HLA-DR15阳性的狼疮性肾炎患者外周血来源Treg,生成Sm特异性Treg(Sm-Tregs),其体外抑制Sm特异性促炎反应的能力显著优于空载体转导的多克隆Treg,并在人源化狼疮性肾炎小鼠模型中抑制疾病进展。另一项针对抗肾小球基底膜(anti-GBM)病的研究以IV型胶原α3链非胶原区1(Col4a3NC1)为核心致病自身抗原,鉴定免疫显性T细胞表位后分离对应抗原特异性TCR,导入健康供者或患者来源的CD4+CD25+ Treg,联合低剂量重组IL-2、TGF-β1及雷帕霉素防止炎症重编程,维持Foxp3稳定表达,最终生成可识别Col4a3NC1并有效抑制anti-GBM自身反应的抗原特异性Treg。在NOD小鼠1型糖尿病模型中,病毒转导CD4+ T细胞来源TCR生成的抗原特异性TCR-Tregs可有效抑制T效应细胞增殖及细胞因子产生;EAE研究中,研究人员将识别髓鞘碱性蛋白MBP85–99的TCR逆转录病毒转导至人外周血单个核细胞来源Treg,生成MBP85–99特异性TCR-Tregs,其可浸润炎症中枢神经系统组织,通过旁观者抑制缓解MOG诱导的脑脊髓炎。
4.1.4 CAR调节性T细胞治疗
嵌合抗原受体工程化Treg(CAR-Tregs)通过基因修饰赋予Treg抗原特异性,通常构建靶向特定抗原的CAR,包含抗原结合域、胞外铰链区、跨膜域及胞内信号域,胞内模块可选择与Treg稳定性及抑制功能相关的分子,通过合适的基因递送平台将CAR编码序列导入纯化Treg,实现稳定精准的基因整合。CAR-Tregs通过CAR识别炎症部位表达的自身抗原,实现靶向迁移及病灶局部滞留,发挥位点特异性免疫抑制作用。2008年Elinav等首次提出通过CAR修饰赋予Treg抗原特异性的概念,以结肠炎相关抗原2,4,6-三硝基苯酚(TNP)为靶点,在表达靶向TNP的三部分嵌合受体(TPCR)的转基因BALB/c小鼠中分离TNP特异性CAR-Tregs;癌胚抗原(CEA)在人间质性结肠炎中高表达,也被作为CAR-Treg免疫治疗结肠炎的潜在靶点,CEA特异性CAR-Tregs体外维持功能性Treg表型(包括Foxp3表达及IL-10分泌),且在小鼠结肠炎模型中优先归巢至结肠。针对1型糖尿病,研究人员构建了靶向NOD小鼠特有I-Ag7 MHC II类分子呈递的胰岛素B链10–23肽的CAR,InsBg7 CAR-Tregs不仅通过减少外周淋巴器官及胰腺中BDC2.5效应T细胞数量抑制BDC2.5 T细胞诱导的自身免疫糖尿病,还可预防自发性自身免疫糖尿病,对照组30周龄时80%小鼠发病,而单次注射InsBg7 CAR-Tregs的小鼠仅43%在30周前发病;GAD65特异性CAR-Tregs也被开发用于1型糖尿病治疗,除抑制致病性T细胞外,疗效优于多克隆Treg。针对EAE,研究人员基于CAR与Foxp3共工程策略构建靶向髓鞘少突胶质细胞糖蛋白(MOG)的CAR-Tregs:以抗MOG单链可变片段为抗原识别胞外域,CD28来源跨膜区,胞内域联合CD28共刺激域及CD3ζ信号域,同时将Foxp3基因与CAR编码序列组装入同一慢病毒载体,实现CAR与Foxp3同步稳定表达,增强抑制功能及表型稳定性,感染小鼠初始CD4+ T细胞生成MOG CAR-Tregs;体内EAE治疗中,仅CAR-Treg组临床症状持续改善,第25天时所有小鼠无症状,第30天再次免疫后,对照组所有小鼠2天内迅速出现EAE症状,而CAR-Treg组仅1只小鼠出现轻微症状。值得注意的是,持续性配体非依赖性基础CAR激活(即 tonic CAR信号)是CAR结构固有的功能障碍机制,可损害CAR-Tregs的稳定性及免疫抑制能力,引发显著代谢重编程(破坏氧化磷酸化)、上调TOX及NR4A等耗竭相关转录因子,并削弱其在炎症组织中与效应T细胞竞争有限IL-2的能力,最终显著削弱CAR-Treg治疗自身免疫性疾病的体内疗效;缓解策略包括优化scFv设计、引入不稳定结构域或可诱导CAR系统。脱靶免疫抑制是CAR-Treg治疗的另一关键安全问题,可通过局部递送策略、合成Notch(SynNotch)受体工程或双抗原识别设计缓解。总体而言,CAR-Tregs在1型糖尿病、葡萄膜炎及anti-GBM病等自身抗原明确的器官特异性自身免疫性疾病中治疗潜力最大。CAR-Tregs的安全控制机制也需重点关注:iCasp9自杀开关可在AP1903给药后快速不可逆清除基因工程细胞,该机制已在造血干细胞移植及常规CAR-T治疗中临床验证,但在CAR-Tregs中的应用仍处于临床前阶段;SynNotch受体识别初级抗原后,仅在靶组织内启动CAR分子或免疫抑制效应分子的表达,实现精准空间控制;可诱导CAR表达系统可实现CAR表达的可逆及剂量可调调控,三者构成互补的安全架构:iCasp9作为终极“关闭开关”,SynNotch提供组织限制性靶向,可诱导系统实现活性动态调控,合理组合这些技术可拓宽CAR-Tregs治疗的安全窗口。CAR-Tregs与TCR-Tregs是两类最具转化潜力的策略,二者在抗原识别、持久性、疗效、安全性及制备复杂度等方面存在互补差异:CAR-Tregs为MHC非依赖性(识别表面抗原),靶向细胞表面蛋白,TCR/混杂风险低,但存在tonic信号风险,若抗原在健康组织表达可能导致脱靶免疫抑制,制备复杂度中等,在1型糖尿病、EAE、葡萄膜炎、结肠炎中临床前疗效显著,优势为MHC非依赖性、适用性更广,局限为tonic信号及潜在脱靶效应;TCR-Tregs为MHC限制性(识别肽-MHC),可靶向细胞内抗原(经MHC呈递),TCR混杂风险较高(可能与内源性TCR错配),tonic信号风险低,脱靶免疫抑制风险较低(MHC限制性限制脱靶),但制备复杂度更高(需克隆TCR α/β链),在1型糖尿病、EAE、狼疮性肾炎中临床前疗效显著,优势为信号更生理、tonic激活风险低,局限为MHC限制性、TCR错配、需患者特异性HLA配型。
4.1.5 重编程CD4+ T细胞治疗
除直接体外工程化多克隆Treg赋予抗原特异性外,另一极具潜力的策略为体外诱导CD4+ T细胞分化为抗原特异性Treg后过继输注。Rawlings实验室开发的GNTI-122细胞工程平台,从健康供者或1型糖尿病患者外周血分离CD4+ T细胞,工程化稳定表达Foxp3及识别胰岛特异性葡萄糖-6-磷酸酶催化亚基相关蛋白(IGRP)来源胰岛特异性肽IGRP305的IGRP305特异性TCR,同时整合化学诱导信号复合物(响应雷帕霉素激活IL-2信号),生成的工程化Treg维持稳定调节表型,可被胰岛抗原特异性激活,体外抑制胰岛特异性效应T细胞;该策略在1型糖尿病小鼠模型中成功预防高血糖发生(至第70天),而对照组所有小鼠第42天即出现高血糖。Shimon Sakaguchi团队也开发了从抗原特异性T细胞生成功能稳定iTregs的创新策略:初始CD4+ T细胞经抗CD3抗体联合IL-2及TGF-β刺激,同时培养体系中加入CDK8/CDK19抑制剂senexin A且缺乏CD28共刺激,诱导Foxp3、CD25及CTLA-4高表达;二次刺激时维持原条件并加入抗FasL抗体,使Foxp3+细胞比例接近100%,且Foxp3、CD25及CTLA-4平均荧光强度升高;测序分析显示该策略生成的iTregs在基因表达及表观遗传特征上与天然Treg(nTregs)高度相似,且可被同源抗原体内激活,其疗效已在小鼠炎症性肠病模型中得到验证。
4.2 体内诱导内源性调节性T细胞扩增或功能增强的策略
通过小分子药物、靶向生物制剂或中药活性成分等诱导剂增强内源性Treg丰度或免疫抑制活性,是安全性及转化潜力良好的免疫调节策略。与 exogenous 细胞输注相比,该策略无需体外细胞分离、培养及扩增,避免细胞移植相关免疫排斥风险,同时降低制备成本及技术复杂度。
4.2.1 细胞因子
Treg组成性高表达CD25,可通过竞争性消耗IL-2限制效应T细胞增殖及存活,因此低剂量IL-2作为选择性扩增Treg治疗自身免疫性疾病的策略被广泛研究,目前在类风湿关节炎、1型糖尿病、EAE及系统性红斑狼疮等多种疾病模型中均显示良好疗效。低剂量IL-2的治疗效果始于外周血单个核细胞受控暴露于IL-2,主要通过JAK/STAT通路启动胞内信号级联,最终上调Foxp3,增强Treg抑制能力并调控下游多条通路精细调节免疫应答;同时该信号环境激活NFAT、c-MYC及STAT5A等转录因子,共同塑造Treg的转录及表观遗传景观,增强其表型稳定性及功能适应性;此过程中效应记忆T细胞仅轻微上调,而Th1细胞因STAT4激活受抑被有效抑制,实现Treg的相对选择性激活及扩增,随后Treg在稳态趋化因子及细胞因子引导下归巢至炎症部位;值得注意的是,低剂量IL-2治疗不仅增加Treg数量,还可增强其抑制功能。此外,工程化IL-2突变体及IL-2/抗IL-2免疫复合物(IL-2–mAb复合物)被开发以增强IL-2与CD25的优先结合,提升Treg选择性扩增效率并延长IL-2半衰期,可更有效体内扩增Treg并改善疗效。TGF-β是另一关键调控Treg分化及功能成熟的细胞因子,通过激活SMAD信号通路诱导Foxp3表达;高剂量雷帕霉素通过抑制mTOR信号促进Treg扩增,重塑Treg/Th17轴平衡,有效延缓EAE进展并降低疾病早期、峰值及缓解期的临床严重程度;联合应用TGF-β与雷帕霉素可显著增强Treg扩增。为优化递送,纳米载体系统已被用于局部递送负载TGF-β、IL-2及雷帕霉素的复合纳米颗粒,通过病变周围皮下注射在干眼症及关节炎模型中实现炎症部位原位诱导Treg介导的免疫调节,为自身免疫炎症的精准局部干预提供新思路。三类IL-2相关模式的系统比较显示:低剂量IL-2临床证据最充分,通过高亲和力CD25结合选择性扩增Treg,但半衰期短(数分钟至数小时),需频繁注射;IL-2突变体(如IL-2v)降低CD25结合以减少效应T细胞激活,半衰期延长且选择性更高,但处于临床早期阶段,成本较高;IL-2/抗IL-2复合物延长半衰期,临床前模型中强效扩增Treg,但免疫原性顾虑限制临床数据积累;总体而言,低剂量IL-2当前临床支持证据最强,突变体及复合物是极具前景的下一代选择,联合超小剂量IL-2、IL-2突变体或雷帕霉素共给药可有效减少非靶向Teff激活。
4.2.2 中药制剂及小分子药物
越来越多药物被证实可通过调节Teff与Treg平衡改善自身免疫性疾病进展,包括中药制剂及其活性成分、合成小分子及代谢物。天然产物治疗毒性较低、不良反应少:EAU大鼠模型中,龙胆泻肝汤(LXD)治疗显著增加CD4+CD25+Foxp3+ Treg数量及比例,上调Foxp3表达,通过升高IL-10及TGF-β分泌、抑制IL-6/STAT3通路稳定Treg/Th17免疫稳态,增强Treg免疫抑制功能;苦参酮通过增加Treg中Foxp3表达、抑制Rac1激活抑制过度Th17驱动炎症,同时减轻Treg向Th17样表型转化,恢复Th17/Treg平衡并减轻疾病严重程度,在恢复Th17/Treg平衡方面优于传统糖皮质激素泼尼松;青藤碱通过抑制PI3K/AKT及NF-κB通路活化,恢复EAU大鼠Th17/Treg平衡,减轻炎症;体外暴露于Yerba Mate(YM)可增强Treg抑制能力,EAU小鼠模型中YM治疗显著增加Treg丰度及免疫耐受,同时减轻炎症、免疫细胞浸润及脱髓鞘。EAU小鼠模型中,Upadacitinib不仅促进Treg增殖,还抑制异常激活的细胞间通讯(尤其是与EAU发病相关的CXCR4介导迁移通路)。抗代谢药物在Treg靶向治疗中的价值也得到证实:麦考酚酸酯(MMF)可增加肠系膜淋巴结及眼组织中Treg比例;衣康酸作为线粒体三羧酸循环内源性代谢物,通过代谢及表观遗传重编程减少Th17分化、促进Treg分化,在EAE中发挥良好治疗效果;Qi等研究显示,腹腔注射衣康酸产生稳定持久抗炎效应,流式细胞术分析显示衣康酸降低EAU小鼠淋巴结中Th1及Th17细胞比例,同时升高Treg比例,DNAJA1/CDC45轴是该过程中调控Teff/Treg失衡的关键机制。孕酮水平波动与多种自身免疫性疾病 transient 改善或恶化相关,近期研究提示孕酮具有免疫调节活性,可上调Treg中TGF-β及IL-10表达,抑制Th17细胞病理性过度活化,纠正Th17/Treg失衡,改善EAU小鼠视网膜病变及炎性浸润。褪黑素作为松果体及视网膜合成的内源性激素,除调节睡眠及昼夜节律外,还具有抗氧化及抗炎特性;EAU小鼠模型中,腹腔注射褪黑素显著减轻眼部炎症(视盘水肿减轻、视网膜血管炎缓解、视网膜及脉络膜浸润 minimal),机制研究显示褪黑素通过ROS/TXNIP/HIF-1α通路抑制外周Th1及Th17相关转录因子,同时升高Treg比例。生酮饮食(KD)作为高脂低碳水化合物饮食,最初用于难治性癫痫,近期成为结肠炎等的潜在干预手段;EAU小鼠模型中,KD升高淋巴结中Treg比例,增强TGF-β信号,减轻疾病严重程度。
4.2.3 抗体
单克隆抗体是自身免疫性疾病精准治疗的核心手段,主要靶向关键炎症通路及致病细胞群。针对人SEMA5A的高亲和力单克隆抗体SYD12-12可抑制胶原诱导性关节炎(CIA)小鼠滑膜增生及血管翳形成,纠正Th17/Treg失衡;比较研究显示SYD12-12与阿达木单抗总体疗效相似,但SYD12-12降低IL-17A效果更优,阿达木单抗抑制TNF-α、IL-1β及IL-6效果更佳,二者联合应用具有显著协同效应。阻断CD226(与1型糖尿病风险相关的T细胞共刺激受体)的单克隆抗体可增强NOD小鼠胰腺及脾脏Treg的抑制功能;抗IL-6R单克隆抗体在小鼠模型中也显示可诱导Treg同时抑制Th17和/或Th1分化。腺相关病毒(AAV)作为基因治疗常用载体,具有低致病性、高转导效率、靶向特定视网膜细胞群、低免疫原性及支持转基因持续表达的特点;EAU治疗中,AAV载体可实现长效治疗、减少注射次数,疗效及安全性良好,为葡萄膜炎治疗提供新方向,例如AAV2系统编码抗TNF-α抗体阿达木单抗(ADA),在小鼠EAU中显著降低临床、OCT及组织病理学评分,减少眼组织中Th1及Th17细胞比例,升高引流淋巴结Treg比例;该平台结合AAV载体与单克隆抗体策略,避免频繁给药弊端,可通过诱导Treg等调节群体建立持久免疫抑制网络,减少疾病复发,为难治性或复发性葡萄膜炎提供潜在长期解决方案。抗体类与细胞类Treg治疗各有优劣:抗体类药物已商业化,成本低、调控成熟,但需多次给药;细胞治疗单次输注可实现持久免疫耐受,但受限于复杂制备流程及未解决的安全性顾虑。
4.2.4 外泌体
间充质干细胞(MSCs)因强效免疫抑制特性被广泛研究用于自身免疫性疾病治疗,其可通过增强Treg抑制功能发挥作用,例如MSC来源吲哚胺2,3-双加氧酶(IDO)诱导EAE小鼠Foxp3表达并升高脾脏Treg频率,降低临床评分及疾病严重程度;体外T细胞与MSC共培养显著上调Treg中Foxp3表达并升高Treg比例。外泌体是细胞分泌的纳米级膜囊泡,天然携带亲本细胞的蛋白质、miRNA及脂质等生物活性 cargo,是细胞间通讯的核心介质,具有高生物相容性、低免疫原性及高效跨膜递送能力等特点。作为MSC旁分泌活性的关键介质,MSC来源外泌体(MSC-Exo)不仅保留亲本MSC的强效免疫调节能力,还具有更低免疫原性、更高体内稳定性及更好生物安全性,克服直接MSC输注的免疫排斥及植入效率低等局限;EAU小鼠模型中,MSC过继输注及过表达CD73或IL-10的基因工程MSC-Exo均可诱导多克隆Treg,显著减轻眼部炎症并改善临床表现;研究还显示MSC通过外泌体依赖方式缓解EAU,局部滴眼给予工程化MSC-Exo有效改善EAU。Fang等构建融合囊泡,将免疫抑制剂CX5461装载入柚子来源纳米囊泡,以牙龈来源MSC-Exo为CCR6递送平台,该融合囊泡不仅靶向高表达CCL20的炎症部位,还显著升高银屑病及特应性皮炎小鼠模型脾脏Treg频率,为皮肤自身免疫及炎症性疾病治疗提供新技术策略;三维培养的人脐带MSC(hUMSCs)来源外泌体也显示强免疫调节潜力,显著升高白癜风小鼠Treg比例,促进IL-10及TGF-β等抑制介质表达,体外有效恢复Treg抑制功能,是白癜风免疫治疗的候选方案。基因工程可进一步增强外泌体疗效:过表达Foxp1的hUMSC来源工程化外泌体通过Foxp1/STAT5/Foxp3信号轴显著促进Treg分化,在小鼠系统性红斑狼疮模型中发挥强效免疫调节作用;另有研究聚焦外泌体介导的巨噬细胞表型调控及间接Treg诱导,骨髓干细胞来源外泌体处理MRL/lpr小鼠肾脏巨噬细胞,显著上调CD206、B7H4、CD138、Arg-1、CCL20及抗炎细胞因子,促进巨噬细胞向抗炎表型极化,后者随后招募Treg,有效缓解MRL/lpr小鼠疾病表现;自身免疫性肝炎(AIH)中,表面修饰CD4靶向抗体并装载AAV6/Foxp3的工程化外泌体特异性靶向刀豆蛋白A诱导AIH小鼠肝脏,显著升高肝脏Treg频率,恢复Treg介导的免疫耐受。除诱导多克隆Treg外,近期提出工程化外泌体联合mTOR抑制诱导抗原特异性Treg的创新策略:工程化外泌体表面共展示肽-主要组织相容性复合体II类(pMHCII)、IL-2及TGF-β(通过CD81或乳脂球-EGF因子8(MFG-E8)锚定),生成工程化抗原呈递细胞外囊泡(AP-EVs);体外AP-EVs诱导初始CD4+ T细胞分化为抗原特异性Treg,促进其增殖及CD25、CTLA-4、PD-L1、LAG-3等调节标志物表达;2D2 TCR转基因小鼠中,AP-EVs成功诱导生成MOG特异性Treg;进一步研究显示,AP-EVs单独体内仅激活抗原特异性T细胞,需联合mTOR抑制剂才能驱动其向Treg谱系分化。外泌体治疗面临批次间差异大、缺乏标准化分离/表征方法(需遵循MISEV指南)、效力检测方法不完善及临床级生产监管不确定性等挑战。
4.2.5 自身抗原肽的浓度、递送途径、修饰及类型
自身抗原给药未必引发免疫激活,特定条件下可诱导免疫耐受,其中自身抗原浓度的精准控制是免疫应答方向的关键决定因素。大量证据显示,低至中等生理浓度的自身抗原优先被黏膜组织、肝脏及二级淋巴器官中的耐受性树突状细胞(tDCs)摄取,这些DC通过MHC II类分子以低亲和力但持续的方式呈递抗原给初始CD4+ T细胞,同时分泌TGF-β及IL-10等抗炎细胞因子,驱动抗原特异性Foxp3+ Treg分化及稳定扩增;而过高浓度自身抗原更易激活炎性DC,诱导Th1、Th17等致病性效应T细胞分化,甚至触发系统性自身免疫。例如持续低剂量皮下注射InsB9–23肽显著诱导胰腺引流淋巴结中胰岛素特异性Treg,有效延缓及预防NOD-SCID小鼠1型糖尿病发生,而单次高剂量注射相同肽则加速疾病进展。递送策略中,口服及黏膜给药是成熟的耐受诱导途径,作为人体最大免疫屏障,黏膜免疫系统提供独特微环境,避免抗原暴露引发全身炎症反应;口服或黏膜途径递送的自身抗原可被黏膜相关淋巴组织中的DC选择性捕获,这类DC多呈耐受表型,分泌TGF-β及IL-10等抗炎细胞因子,促进初始T细胞分化为抗原特异性Treg,维持长期免疫耐受。抗原经N-乙酰半乳糖胺或N-乙酰葡萄糖胺修饰后,可静脉靶向肝脏抗原呈递细胞,利用肝脏独特耐受微环境增强抗原呈递,诱导抗原特异性Treg生成,该策略不仅有效预防1型糖尿病,还可在已建立的免疫应答中实现耐受诱导,在小鼠EAE及非人灵长类SIV疫苗反应模型中均得到跨物种验证。纳米颗粒因良好生物相容性、生物降解性及低毒性,被广泛探索作为抗原递送载体诱导抗原特异性Treg及恢复免疫耐受:EAE小鼠模型中,静脉给药表面偶联髓鞘肽PLP139–151的PLGA颗粒可被脾脏及肝脏抗原呈递细胞摄取,经MHC II类分子加工呈递,诱导T细胞无能及Treg扩增;另一研究中,可生物降解微球(MPs)共装载MHC II/PLP复合物、雷帕霉素及IL-2融合蛋白,使100%有症状EAE小鼠病情逆转,38%小鼠实现完全恢复;雷帕霉素、IL-2蛋白及靶抗原联合给药在1型糖尿病及原发性胆汁性胆管炎预防模型中也得到验证,显著协同增加体内抗原特异性Treg。可电离脂质纳米颗粒也可作为编码自身抗原的非炎性mRNA疫苗载体,靶向二级淋巴器官且不触发天然炎症反应,在耐受性免疫微环境中高效呈递自身抗原,选择性诱导扩增免疫抑制性抗原特异性Treg;EAE中该策略显著抑制Th1、Th17等致病性自身反应性效应细胞活化及浸润,恢复中枢及外周免疫耐受,最终缓解临床疾病。量子点(QDs)作为一类新型荧光纳米材料,尺寸均一、光学性能优异且表面易修饰,在自身抗原递送及Treg诱导中显示独特潜力:皮下注射表面修饰MOG35–55肽的QDs可快速富集于引流淋巴结,被巨噬细胞及DC通过清道夫受体摄取,促进APC向耐受表型转化并增强抗原呈递,驱动MOG特异性Treg强效扩增,使EAE发生率降低约10倍,临床评分显著下降,且无 obvious 全身毒性;共装载MOG35–55肽及芳香烃受体(AhR)激动剂的脂质体可诱导DC获得耐受性PD-L1high表型,同时呈递抗原,扩增MOG特异性Treg及Tr1细胞,减少Teff向中枢神经系统浸润,最终显著减轻CNS炎症。值得注意的是,许多自身抗原肽本身具有诱导抗原特异性免疫耐受的偏向性,不同于依赖耐受微环境递呈抗原的传统策略,其生化特性本身贡献耐受潜力:首先,这类自身抗原肽与MHC分子亲和力较低,肽-MHC复合物解离快,仅传递短暂低强度TCR信号,无法达到T细胞完全活化阈值,优先诱导克隆无能、克隆删除或Treg分化,而非Th1/Th17型炎性应答;其次,许多这类肽为弱激动剂或部分激动剂,其TCR接触残基仅诱导TCR不完全构象变化,信号偏向性明显:NF-κB、MAPK等促炎通路未被有效激活,而Cbl-b、SHIP-1等负调控分子选择性上调,促进IL-10、TGF-β等免疫抑制细胞因子分泌。基于上述原理, altered peptide ligand(APL)技术成为理性设计抗原特异性耐受原的核心策略:通过对天然自身抗原肽关键氨基酸残基进行定点突变,选择性降低TCR激动活性同时保留MHC结合能力,将强致病性激动肽转化为治疗性耐受配体;该策略在多种自身免疫病动物模型中疗效显著,例如PLP139-151单氨基酸突变体(144位色氨酸替换为谷氨酰胺)可促进IL-4、IL-10等免疫调节细胞因子分泌,诱导Th2免疫偏移及抗原特异性Treg分化,完全预防EAE;CIA小鼠模型中,鼻内给药突变流感血凝素肽HA308-317显著升高脾脏及引流淋巴结Treg数量,增强其抑制功能,疗效优于野生型HA308–317肽。
5 调节性T细胞治疗自身免疫性疾病的临床转化
当前Treg治疗自身免疫性疾病的临床试验主要聚焦两大核心策略:过继性Treg输注治疗及低剂量IL-2治疗。根据ClinicalTrials.gov数据,目前已注册37项相关临床试验,主要疾病适应症为1型糖尿病、多发性硬化及类风湿关节炎。从治疗模式看,过继性Treg输注涵盖三大技术路径:自体外周血来源多克隆Treg、脐带血来源多克隆Treg及基因工程化Treg;低剂量IL-2治疗主要评估三种临床模式:单药治疗、联合方案及修饰IL-2制剂;除上述两大核心策略外,少数临床研究也探索单克隆抗体单药治疗,以及过继性Treg输注联合单克隆抗体的联合方案。37项注册试验中,13项已完成,7项已发表疗效结果,多数显示安全性良好但疗效存在差异,最明确疗效信号见于1型糖尿病(低剂量IL-2)、系统性红斑狼疮(低剂量IL-2)及移植物抗宿主病(Treg输注)。进展缓慢的原因包括Treg制备成本高、流程复杂、缺乏标准化效力检测方法、Treg体内持久性不足及监管不确定性。此外,患者招募困难及研究周期长导致许多试验结果尚未发表,Treg治疗自身免疫性疾病的长期疗效及安全性仍需更大样本量、更长随访时间的临床研究进一步验证。
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