生命中心刘万里和栗占国等多个团队合作发现阳离子通道TRPV2增强B淋巴细胞激...

? 生命中心刘万里和栗占国等多个团队合作发现阳离子通道TRPV2增强B淋巴细胞激活和功能的新机制 ? ? 2024年2月14日，生命中心的基础免疫学PI来自清华大学生命学院和免疫学研究所刘万里团队，和生命中心的临床免疫学PI来自北京大学人民医院风湿免疫科栗占国团队，协同来自国内生物医学领域的多位合...

　　

 

 

  2024年2月14日，生命中心的基础免疫学PI来自清华大学生命学院和免疫学研究所刘万里团队，和生命中心的临床免疫学PI来自北京大学人民医院风湿免疫科栗占国团队，协同来自国内生物医学领域的多位合作者（重庆医科大学附属儿童医院赵晓东团队、北京大学深圳医院风湿免疫科王庆文团队、清华大学医学院张敬仁团队），经过多年的通力合作攻关，在《实验医学杂志》（Journal of Experimental Medicine，JEM）发表题为《离子通道TRPV2增强 B 细胞活化和功能》（Ion channel TRPV2 is critical in enhancing B cell activation and function）的研究论文。提出瞬时感受器电位离子通道香草素受体家族分子TRPV2，可以作为离子通道型的B细胞抗原受体增强型辅受体（activating BCR co-receptor as exemplified by CD19-CD21-CD81 complex），增强BCR跨膜信号转导和B细胞免疫活化功能的新模型，并发现TRPV2的表达量与疫苗免疫效果和自身免疫疾病发展呈正相关，提示其在生理病理方面有重要价值。

  此项工作发现TRPV2是在B淋巴细胞中唯一高水平表达的TRPV家族成员，且是在IgG-BCR型记忆性B细胞中表达最高的TRPV家族成员，对B细胞的免疫活化和功能至关重要。在生理方面，揭示TRPV2表达水平与流感特异性抗体生成水平呈显著正相关，并且在B细胞缺失TRPV2小鼠中抗原特异性抗体产生显著缺陷，揭示TRPV2在免疫反应和抗体生成中的关键调控作用；此外，该研究还发现TRPV2在新生儿、老年人群中的表达水平普遍较低，为这类人群免疫力低下提供了新的解释，并为针对性地提升疫苗保护效果开辟了新途径。在病理层面，研究发现B细胞中的TRPV2表达量与系统性红斑狼疮病人（成年和儿童）的疾病发展呈显著正相关。针对病人队列的更精细的B细胞亚群分析揭示，在系统性红斑狼疮病人和健康志愿者中，TPRV2表达量在Naïve B细胞亚群没有差别，而只有在记忆性B细胞亚群呈现极大差别；更重要的是经过临床药物治疗（如类固醇、环磷酰胺、硫唑嘌呤、霉酚酸酯、羟氯喹、甲氨蝶呤、钙调磷酸酶抑制剂等），TRPV2表达量显著下降，这一发现不仅为治疗自身免疫疾病开辟新靶点和治疗策略，更凸显TRPV2作为自身免疫疾病进展和预后生物标志物的潜力。在机制方面，发现TRPV2主要通过阳离子通道孔结构域及N端ANK结构域调控B细胞的膜电势及细胞骨架重塑来调控B细胞的活化。综上，该研究不仅阐明了TRPV2在调控B细胞活化及功能中的关键作用，还为未来提高疫苗效能、开发新的治疗靶点和生物标志物来治疗自身免疫疾病奠定了坚实的科学基础。

  抗体应答对于人类健康至关重要。B细胞受体（BCR）通过免疫突触内的协调性调控网络对抗原进行识别并启动B细胞的活化程序。已有的研究证实BCR可以有效地辨识抗原的多种化学和物理特征，这些超凡的辨识能力表明，存在多重复杂的机制来调节 B 细胞的活化和功能。在完成首要步骤的抗原和BCR结合后，B细胞会迅速启动阳离子流动应答，重塑一系列脂质和膜近端信号分子之间的静电相互作用。因此，跨膜离子微流动对于B细胞的激活至关重要，阳离子通道在这一过程中扮演着关键调节角色。瞬时感受器电位离子通道香草素受体家族（TRPV）作为非选择性阳离子通道，参与响应许多内源性和环境刺激，介导多种细胞类型的阳离子流入和膜去极化反应，在伤害感知、表皮分化和温度感知方面发挥着重要作用。然而，TRPV 通道在 B 细胞激活和随后的抗体反应中的功能知之甚少，因此探究TRPV通道在B细胞活化中功能和调控的机制有望为B细胞信号转导、免疫疗法及新型药物开发提供新的思路和方向。

  首先，本研究发现TRPV2作为B淋巴细胞中唯一高表达的TRPV家族成员，对于B细胞的免疫活化和功能至关重要。利用全内反射荧光显微镜（TIRFM）观察广谱TRPV等阳离子通道抑制剂（钌红）在B细胞激活后对BCR在免疫突触中的时空分布影响，发现抑制剂会抑制BCR在免疫突触的招募。进一步研究发现，TRPV家族成员中只有TRPV2在B细胞中高表达，且在IgG-BCR型记忆性B细胞中表达量最高；通过细胞水平的敲除/敲减TRPV2细胞实验进一步证实了TRPV2对于B细胞免疫突触形成的重要性；在TRPV2全身敲除及B细胞特异性TRPV2基因敲除小鼠以及嵌合体小鼠中，研究人员进一步证实了TRPV2对于BCR下游信号（PI3K-p85、pSYK、pAKT）、B细胞活化（CD86）、B细胞增殖以及抗体产生（TI抗原及TD抗原）的重要作用。

  其次，在生理方面，本研究发现人外周血单个核细胞（PBMC）中TRPV2的表达水平与流感特异性抗体生成水平呈显著正相关，并且在B细胞缺失TRPV2小鼠中抗原特异性抗体产生显著缺陷，揭示了TRPV2在免疫反应和抗体生成中的关键调控作用；此外，已有研究报道，相比于成人，婴幼儿及老年人对于疫苗的抗体相应及抗感染能力较弱，通过建立儿童队列，本研究发现TRPV2在新生儿（≤60天）、老年（>60岁）人群中的表达水平普遍较低，为这类人群免疫力低下提供了新的解释，揭示了调节疫苗效能和增强特殊年龄群体免疫响应的潜在机制，为个性化疫苗设计提供了新的科学依据，为提升群体免疫保护效果指引了新的策略方向。

  再次，B细胞的过度激活容易导致自身免疫病的发生。因此在该研究中，研究人员通过建立SLE病人队列，并结合多个SLE数据库，证明TRPV2在SLE病人PBMC及B细胞中的显著高表达，与SLE的疾病进展呈正相关，主要差异指标包括anti-dsDNA抗体、anti-Sm抗体、Coombs 指标、C3水平、SLEDAI指数等。进一步分析发现，TRPV2主要在记忆B细胞中高表达。更为关键的是，在SLE治疗的预后研究中，TRPV2的表达水平伴随着有效治疗而降低，表现出对于激素类和免疫抑制剂类等临床药物敏感、对于干扰素-α-激肽（IFN-K）类实验性疗法（pre-clinical）不敏感的特征。这一发现不仅为治疗自身免疫疾病开辟了新的靶点和治疗策略，还凸显了TRPV2作为自身免疫疾病进展和预后的生物标志物的潜力。

  最后，在分子机制研究方面，研究人员通过构建TRPV2的不同突变体回补实验发现TRPV2的N端锚定蛋白重复序列区（ANK区域）及离子通道孔区域对BCR在免疫突触中的富集发挥重要作用。ANK主要通过细胞骨架起作用，离子通道孔主要介导膜区离子流动起作用，研究发现TRPV2主要通过介导由阳离子流引起的细胞膜去极化以及细胞骨架的重建来发挥调控B细胞激活作用。

  综上所述，该研究报道TRPV2在B细胞中的高水平表达与流感抗体的生成以及系统性红斑狼疮患者的病情显著相关，阐明TRPV2主要通过调节膜区离子流动和细胞骨架的重塑来影响B细胞的活化。缺乏TRPV2的B细胞在免疫突触形成过程中，细胞骨架重组和下游信号转导方面表现出显著缺陷。这项研究不仅揭示了TRPV2在B细胞免疫反应中的重要性，还为未来提高疫苗效能、开发自身免疫病的新型治疗靶点和生物标志物奠定了坚实的科学基础。

图1. TRPV2离子通道通过调控阳离子流及细胞骨架调控B细胞激活及功能

  本研究是基础研究与临床研究的有机结合，离不开基础免疫学研究团队和临床免疫学研究团队的紧密合作、互补支持，本项目充分凝聚了各个研究团队的经验、平台和资源。清华大学生命学院生命中心和免疫学研究所刘万里教授是论文的第一通讯作者（lead corresponding author），北京大学人民医院风湿免疫科栗占国教授、重庆医科大学附属儿童医院赵晓东教授、北京大学深圳医院风湿免疫科王庆文教授及清华大学医学院张敬仁教授，提供了珍贵的临床队列和病例分析等，是本文的共同通讯作者（co-corresponding author）。清华大学刘万里团队的博士后李翠峰、2012级已毕业博士生赵萌、2022级在读博士生刘晓航、2017级已毕业博士生李雨欣，和北京大学深圳医院许碧华医生、重庆医科大学附属儿童医院周丽娜医生、北京大学人民医院风湿免疫科孙晓麟研究员为该论文共同第一作者。该研究得到了国家自然科学基金委重大研究计划、专项项目，国家科技部重点研发计划、北京市自然科学基金重点项目、深圳市医学科研基金、深圳市科技创新委员会基础研究重点项目、深圳市卫计委防治结合项目、清华大学春风基金、清华大学生命科学中心、清华大学免疫学研究所和清华大学万科公共卫生学院的研究基金资助。

原文链接：https://doi.org/10.1084/jem.20221042

 

  清华大学刘万里实验室长期招聘博士后和科研助理，对B淋巴细胞介导的免疫应答相关研究感兴趣的申请人，请参见：http://www.cls.edu.cn/Careers/Postdoctoral5674.shtml

 

  刘万里，清华大学生命学院，博导和长聘终身教授，清华大学免疫学研究所、清华北大生命科学联合中心、膜生物学全国重点实验室、教育部蛋白质科学重点实验室、北京市慢性疾病免疫学重点实验室研究员。获国家杰青、教育部长江学者特聘教授、科技部科技创新领军人才、国家高层次青年人才等支持。整合交叉学科平台对B淋巴细胞的免疫识别和免疫活化及相关疾病进行研究（发表Science, Science Immunology, Cell, Immunity, PNAS, JCI, JEM, JCB, JACI, ARD, JI, EJI, Leukemia, eLife, Cell Research, Protein & Cell, Fundamental Research, Science Advances, Nature Communications, Cell Reports, PLoS Biology等代表作）。获中国青年科技奖、药明康德生命化学杰出成就奖、谈家桢生命科学奖、树兰医学奖、英国科学会牛顿高级学者奖、亚洲大学联盟学者奖、霍英东教育基金会优秀青年教师奖、教育部新世纪优秀人才、北京市自然科学基金委优秀青年人才等奖项。研究得到国家基金委重点项目（项目负责人）、NFSC-NIH国际合作项目（项目负责人）、优青项目（项目负责人）、专项项目（课题负责人）；科技部重点研发计划（项目首席）、863（青年科学家项目）和973（课题负责人）；北京市基金委重点项目（课题负责人）；梅琳达盖茨基金会项目（项目负责人）等支持。相关科研项目曾获中国十大医学科技新闻、教育部自然科学奖、中华医学科技奖、中国生物工程学会优秀专利奖、北京市医学科技奖、湖北省自然科学奖等奖项。多次获邀在国内外学术会议做报告（中国免疫学年会、中国生物物理年会、美国细胞生物学会年会ASCB、美国免疫学年会AAI、美国风湿病年会ACR、国际免疫学联合会峰会IUIS，以及Keystone会议、EMBO会议、FASEB会议等）；任Fundamental Research、中国免疫学杂志、Rheumatology & Autoimmunity期刊编委；任中国免疫学会皮肤免疫分会常务委员，中国生物医学工程学会风湿免疫专委会委员，中国生物医学工程学会免疫治疗工程分会常务委员，中国实验动物学会免疫与细胞治疗专业委员会委员，中国免疫学会临床免疫分会委员会委员，北京市免疫学会理事等；为中国基金委、教育部、科技部和香港研究资助局，以及NIH、UK Wellcome Trust Foundation、Canada Natural Sciences and Engineering Research Council、Netherlands Organization for Scientific Research等评审项目。自2011年底入职清华大学生命科学学院教研系列，开展教学和科研双肩挑的工作以来，共计为2000多名本科生和研究生进行课堂教学累积近500学时；培养博士研究生30人，其中已毕业18人，在读12人。指导毕业硕士生8人；指导并训练博士后9人，其中已出站博士后5名，在站4名。

 

刘万里实验室发表的所有论文情况，请参见：

https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/?term=wanli+liu%2C+tsinghua&sort=date

 

 

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