巨噬细胞分化新机制：PSTPIP1与Pyrin在自身炎症性疾病中的关键作用

本研究通过全基因组CRISPR/Cas9筛选技术，首次发现细胞骨架衔接蛋白PSTPIP1及其相互作用蛋白Pyrin是调控单核/巨噬细胞分化的关键因子。研究人员证实缺失这两种蛋白会导致细胞分化受阻、炎症反应异常、细胞形态改变及迁移功能紊乱，为自身炎症性疾病FMF和PAPA的发病机制提供了全新视角，突破了既往仅关注IL-1β通路的局限认知。

　　

在免疫系统的精密调控网络中，单核细胞与巨噬细胞作为先天免疫的重要防线，其分化过程一直备受关注。这些细胞由造血干细胞发育而来，迁移至组织后分化为具有特定炎症功能的巨噬细胞。然而，前体细胞向巨噬细胞分化过程中炎症功能的发育机制尚未完全阐明，这成为免疫学领域的一个重要科学问题。尤其值得注意的是，细胞骨架相关衔接蛋白PSTPIP1（proline-serine-threonine phosphatase interacting protein 1）和Pyrin炎症小体的突变会导致家族性地中海热（FMF）和化脓性关节炎、坏疽性脓皮症和痤疮综合征（PAPA）等自身炎症性疾病，但传统观点将这些疾病的发病机制简单归因于白细胞介素-1β（IL-1β）的失控释放，显然忽略了更复杂的细胞生物学过程。

为了深入探索单核/巨噬细胞分化的调控机制，来自德国明斯特大学免疫学研究所的Philipp Berger、Johannes Roth和Judith Austermann等研究人员开展了一项系统性的研究。他们采用全基因组CRISPR/Cas9敲除筛选（GeCKO）技术，在ER-HoxB8巨噬细胞模型中进行筛选，旨在发现驱动单核/巨噬细胞分化的关键调控因子。这项研究最终发表于《European Journal of Cell Biology》，为理解免疫细胞分化和自身炎症性疾病机制提供了重要见解。

研究人员运用了多项关键技术方法：全基因组CRISPR/Cas9敲除筛选技术鉴定调控因子；流式细胞术分析细胞表面标志物表达；转录组测序（RNA-Seq）分析基因表达谱；酶联免疫吸附测定（ELISA）检测细胞因子分泌；荧光显微镜和旋转盘共聚焦显微镜进行细胞形态学分析；细胞粘附和迁移实验评估细胞功能特性；蛋白质免疫印迹（Western blotting）和定量PCR验证关键分子表达。所有实验均使用ER-HoxB8细胞系，包括野生型、PSTPIP1敲除、Pyrin敲除和FMF突变（MEFV^V726A/V726A）细胞。

3.1. 全基因组CRISPR/Cas9敲除筛选揭示PSTPIP1是单核/巨噬细胞分化的调控因子

通过全基因组CRISPR/Cas9筛选，研究人员发现PSTPIP1是调控单核/巨噬细胞分化的关键因子。筛选结果显示，CD11b^-/CD115^-的分化缺陷细胞中，靶向Pstpip1基因的引导RNA（gRNA）显著富集，表明PSTPIP1缺失会导致分化障碍。

3.2. PSTPIP1和Pyrin缺失导致单核/巨噬细胞分化受损

研究人员通过独立建立的PSTPIP1敲除、Pyrin敲除和FMF突变细胞系，分析了分化特异性表面标志物的表达。结果显示，与野生型细胞相比，PSTPIP1敲除和Pyrin敲除细胞表现出Ly6C表达持续升高，CD11c和CD115表达持续降低，表明这些细胞的单核前体无法完全发育为功能成熟的巨噬细胞。

3.3. PSTPIP1和Pyrin缺陷细胞的转录组分析

转录组分析显示，PSTPIP1敲除和Pyrin敲除细胞与野生型细胞相比有显著差异表达基因。功能富集分析发现这些差异基因主要涉及"细胞应答"、"细胞分化"和"肌动蛋白/粘附/迁移"三大功能类别，表明PSTPIP1或Pyrin缺失对单核/巨噬细胞的关键细胞功能有显著影响。

3.4. PSTPIP1和Pyrin缺失影响炎症反应

细胞因子分泌实验表明，Pyrin敲除细胞完全失去了产生促炎细胞因子的能力，而PSTPIP1敲除细胞仍能产生一定的炎症反应。FMF细胞则表现出炎症反应增强，无论是炎症小体非依赖型（TNF-α、IL-6）还是炎症小体依赖型（IL-1β、S100A8/A9）细胞因子的分泌均显著增加。

3.5. PSTPIP1或Pyrin缺失导致形态学改变

细胞形态学分析发现，Pyrin敲除细胞变得更小、更圆，表面更光滑；FMF细胞则表现出更长的片状伪足和丝状伪足样结构；PSTPIP1敲除细胞的形态改变程度介于两者之间。这些发现表明PSTPIP1和Pyrin缺失会影响细胞的细胞骨架组织和形态。

3.6. PSTPIP1和Pyrin缺失改变细胞粘附和迁移特性

功能实验表明，Pyrin敲除和PSTPIP1敲除细胞失去了粘附能力，即使在炎症刺激下也无法恢复。迁移实验显示，Pyrin敲除细胞自发迁移速度更快，运动更直线化；在C5a趋化梯度中，所有突变细胞的迁移速度都比野生型细胞更快，运动也更定向。

3.7. PSTPIP1或Pyrin缺失导致特定小GTP酶亚群表达改变

转录组分析发现，大多数差异表达基因与小GTP酶相关。研究人员证实，Pyrin敲除和PSTPIP1敲除细胞中Sept5和GNG2等小GTP酶相关蛋白表达降低，而FMF细胞中这些蛋白表达升高，这可能是细胞功能改变的重要分子机制。

研究结论与讨论部分指出，PSTPIP1和Pyrin是单核/巨噬细胞分化的关键调控因子，影响炎症、形态和迁移等多个方面。这些发现扩展了对自身炎症性疾病发病机制的理解，表明仅将FMF和PAPA的发病机制归因于IL-1β是过度简化的观点。研究人员发现的新机制可能解释特定自身炎症性疾病之间的临床差异，并支持开发更特异的治疗方法，特别是对治疗选择仍然有限的PAPA患者。

这项研究的重要意义在于：首先，它揭示了PSTPIP1和Pyrin在免疫细胞分化中的新功能，超出了它们以往在炎症小体激活中的已知作用；其次，研究提供了对自身炎症性疾病病理生理学更全面的理解，为开发新的治疗策略提供了理论基础；最后，研究中应用的全基因组筛选方法和多维度功能分析为类似研究提供了方法论参考。这些发现不仅深化了对免疫细胞分化的认识，也为相关疾病的精准治疗指明了新方向。