靶向自然杀伤 T 细胞的潜在免疫调节配体的开发：受肠道共生菌衍生糖脂启发

《Communications Chemistry》：Development of potential immunomodulatory ligands targeting natural killer T cells inspired by gut symbiont-derived glycolipids

为探究 α -GalCer 及其类似物复杂的构效关系，明确影响自然杀伤 T（NKT）细胞反应的结构决定因素，研究人员以肠道共生菌脆弱拟杆菌衍生糖脂为灵感，设计合成靶向 NKT 细胞的潜在免疫调节配体。结果发现 C3′羟基影响糖脂呈递，含 α - 氯乙酰胺的 C3′ - 脱氧 α -GalCer 类似物可强效激活 NKT 细胞且具有 Th2 选择性，为免疫调节治疗提供新思路。

　　在人体这个复杂的 “小宇宙” 里，免疫系统就像忠诚的卫士，时刻守护着我们的健康。其中，自然杀伤 T（NKT）细胞作为免疫系统的重要成员，在免疫调节中发挥着关键作用。α - 半乳糖神经酰胺（α -GalCer）是 NKT 细胞识别的典型抗原，它能与抗原呈递细胞上的 CD1d 分子结合，进而激活 NKT 细胞，启动免疫反应。不同结构的 α -GalCer 衍生物会使激活的 NKT 细胞分泌不同的细胞因子，比如 Th1 细胞因子（如 IFN - γ 、TNF - α ）和 Th2 细胞因子（如 IL - 4、IL - 10 ），这些细胞因子在肿瘤治疗、自身免疫疾病治疗等方面有着不同的作用。然而，α -GalCer 及其类似物复杂的结构 - 活性关系却一直是个未解之谜，尤其是哪些结构特征决定了 NKT 细胞的反应，科学家们还知之甚少。这就好比在黑暗中摸索，找不到准确的方向，严重阻碍了相关免疫调节疗法的发展。

为了揭开这个谜团，来自首尔国立大学（Seoul National University）的研究人员踏上了探索之旅。他们以肠道共生菌脆弱拟杆菌（Bacteroides fragilis）衍生的糖脂为灵感，设计并合成了一系列靶向 NKT 细胞的潜在免疫调节配体。研究发现，α -GalCer 类似物中 C3′羟基会损害糖脂由 CD1d 分子的呈递，导致 IL - 2 分泌减少，与强效 CD1d 配体的竞争能力也变弱。而在 C3′ - 脱氧 α -GalCer 类似物中，含有 α - 氯乙酰胺基团的类似物能够强效激活 NKT 细胞，并且具有 Th2 选择性。这一发现为免疫调节疗法带来了新的希望，有望开发出更有效的治疗免疫相关疾病的药物。该研究成果发表在《Communications Chemistry》上。

研究人员在开展研究时，主要运用了以下几种关键技术方法：一是化学合成技术，以 Garner’s aldehyde 为起始原料，通过多步反应合成不同结构的 α -GalCer 类似物；二是免疫分析技术，利用酶联免疫吸附测定（ELISA）检测细胞培养上清中 IL - 2、IL - 4、IFN - γ 等细胞因子的分泌水平；三是计算对接分析和质谱分析技术，用于探究 α -GalCer 类似物与 CD1d 分子的结合模式和相互作用。

下面来看具体的研究结果：

• α -GalCer 类似物的化学合成：研究人员从 Garner’s aldehyde（16）出发，经过多步反应，包括立体选择性地添加乙烯基、保护醇羟基、开环、烯烃交叉复分解、糖基化、脱保护和酰化等，成功合成了一系列具有不同结构的 α -GalCer 类似物，如含有不同酰基链和官能团的 7 - 9、10 - 15 等。这些合成的类似物为后续研究其对 NKT 细胞的影响提供了物质基础。
• α -GalCer 类似物对 NKT 细胞激活的影响：通过检测小鼠肝单核细胞（HMNCs）中 IL - 2 的分泌水平来评估 α -GalCer 类似物的活性。结果显示，去除 C3′羟基的类似物 8 和 9 比含有该羟基的类似物 5 和 7 诱导的 IL - 2 分泌显著更高，这表明去除 C3′羟基有利于 CD1d 分子的负载。其中，含有 α - 氯乙酰胺基团的类似物 9 诱导的 IL - 2 分泌最高，说明它与 CD1d 分子的相互作用最强。竞争实验进一步证实，C3′ - 脱氧类似物 8 和 9 能有效抑制由强效 CD1d 配体 1 诱导的 IL - 2 分泌，而类似物 9 的抑制效果尤为显著，这表明 C3′ - 脱氧脂肪酰链和 α - 氯乙酰胺基团在优化 CD1d 分子负载和后续 T 细胞受体（TCR）相互作用中发挥着重要作用。
• 结构变体的设计与合成：基于前期研究结果，研究人员设计并合成了更多具有 C3′ - 脱氧脂肪酰链的 α -GalCer 类似物 10 - 13，引入了不同的官能团（如丙酰胺基团）和改变酰基链长度，以探究其对 NKT 细胞激活的影响。计算对接分析显示，这些类似物在 CD1d 分子口袋中具有不同的结合模式，为进一步理解结构与功能的关系提供了依据。
• α -GalCer 类似物 9 的 Th2 选择性活性：对 α -GalCer 类似物的免疫调节活性进行全面评估，包括检测 IL - 4（Th2）和 IFN - γ （Th1）细胞因子水平。结果发现，所有 C3′ - 脱氧 α -GalCer 类似物诱导的 IL - 4 水平都显著高于天然的 BfaGC 5，且 IFN - γ 水平不受影响，表明这些类似物具有 Th2 偏向性。其中，类似物 9 的 IL - 4 分泌最高，Th2 偏向性最为明显。同时，这些类似物诱导的促炎细胞因子 IL - 17（Th17）分泌水平与 OCH（2）相似或更低，进一步支持了它们潜在的免疫调节作用。质谱分析证实，类似物 9 和 12 中的 α - 氯乙酰胺基团能够与 CD1d 分子发生潜在的共价相互作用，从而增强免疫调节的 NKT 细胞反应。

研究结论和讨论部分指出，该研究成功开发出受肠道共生菌衍生糖脂结构启发的、具有高度 Th2 选择性的 NKT 细胞配体。这些配体具有末端分支的鞘氨醇主链和含有共价弹头的酰基链，为开发靶向免疫调节的治疗药物提供了一种有前景的设计策略。不过，目前还需要进一步在疾病相关的动物模型中评估观察到的细胞因子谱差异是否能转化为对免疫系统的刺激或抑制作用。总的来说，这项研究为利用微生物群衍生的糖脂结构来调节 NKT 细胞功能奠定了基础，为开发治疗免疫相关疾病的新型治疗药物开辟了新途径，具有重要的科学意义和潜在的临床应用价值。