《转》访复旦大学中山医院 武多娇教授：单细胞测序技术为免疫代谢领域带来了新的机遇和挑战

  7月9日，单细胞测序技术应用沙龙在张江·中国药谷生物医药创新交流中心举办，会议围绕“单细胞测序技术应用”这一主题开展，吸引了80多位单细胞测序相关的专家、企业家和从业者参与，会场座无虚席。全程气氛火热，大会随着学术论坛的顺利展开圆满结束。大会结束后，我对复旦大学附属中山医院临床医学研究院——武多娇教授进行了深入的采访，请她来为大家介绍关于免疫代谢相关研究及单细胞测序的应用发展。武教授在采访中谈到了自己个人的研究经验，切实从临床出发，表达了自己独到的见解。
  问
  1、武教授您好，感谢您在百忙之中抽出时间接受这次访谈。我们了解到您是在美国圣路易斯华盛顿大学免疫学系完成了您的博士后研究，那么能否和我们简单介绍一下您在当时研究的内容呢？这对您后来的研究产生了什么样影响？
  答
  是的，我是在美国做的博士后研究，当时是国内读到免疫代谢（immunometabolism）的前沿进展，觉得这个方向不仅新而且很重要，所以就申请了圣路易斯华盛顿大学免疫系学习。我当时做的课题是关于感染时Ⅰ型干扰素诱导免疫细胞代谢重编程及功能活化的分子机制。这项研究从代谢的角度深化了我们对感染免疫调控机制的认识，提供了抗病毒感染的新思路。对我个人来说，博士后经历让我学习了免疫代谢的研究技术和手段，以及前沿的进展，为我回国后的工作打下基础。
  问
  2.我们了解到免疫代谢调控机制及干预靶点是您的研究重点。您能否和我们聊一聊免疫代谢调控机制的研究是如何在肿瘤治疗过程中起作用的呢？最近肿瘤的免疫治疗有哪些新进展呢？
  答
  近年来人们认识到细胞代谢重编程是免疫细胞执行特定功能的基础，是调控机体固有性和适应性免疫反应的重要机制之一。对于各种生物来说，免疫系统持续感应和应对外界环境的威胁，这是一个巨大的能量需求和消耗的过程。例如，免疫细胞激活后分泌大量细胞因子、趋化因子、炎症介质；这些免疫应答依赖于免疫细胞从微环境中快速吸收和利用营养物质。肿瘤免疫微环境的复杂性和多样性是影响免疫治疗效果的关键因素。例如，组织微环境中肿瘤细胞对营养物质的摄取竞争性的抑制了组织浸润的T细胞的代谢和功能。免疫代谢研究就是发现肿瘤中免疫细胞功能调控的代谢机制，通过对这些机制的阐明寻找到新的靶标，通过靶向代谢从而增强免疫细胞抗肿瘤功能。细胞毒性CD8+T淋巴细胞是肿瘤特异性适应性免疫反应的关键细胞；既往CD8+ T细胞代谢研究多集中在糖酵解上，随着研究的深入，新证据提示CD8+ T细胞可能具有更加复杂的代谢方式，且与其肿瘤杀伤功能密切相关。我的课题组的研究工作主要聚焦在肿瘤或者感染中找到影响CD8+ T细胞功能的代谢机制。靶向代谢精准重激活免疫细胞功能，是目前肿瘤治疗领域面临的新挑战和新机遇。
  问
  3.您之前做了一项关于免疫细胞的脂肪代谢和与肿瘤免疫的研究，那么您为什么会想要研究细胞脂肪的代谢呢？其中有哪些难点和突破点吗？
  答
  无论是固有免疫细胞，还是Teff、Treg和Tm等适应性免疫细胞，它们存在组织中，持续感应外部环境、启动抗原特异性免疫应答或者免疫耐受反应。脂肪酸氧化在调节固有和适应性免疫应答方面具有关键作用。通常在炎性和快速增殖的免疫细胞中，可以观察到有氧糖酵解的主导地位；而许多非炎性和快速增殖的免疫细胞则表现出对脂肪酸氧化的依赖性，并且该种代谢方式与细胞生存时间相关，包括M2巨噬细胞，Treg细胞和记忆性T细胞。脂肪酸合成和氧化为何具有相反的免疫调节功能？目前还不清楚。这是否取决于不同免疫细胞的首要需求不同，是高效生成ATP还是产生大量代谢中间产物用于生物合成？一种可能是效应性免疫细胞积极摄取周围营养，产生丰富的代谢中间产物，这些中间产物例如乙酰辅酶A等用于生物合成。而M2巨噬细胞或Treg细胞等耐受性细胞多生活于营养物质相对缺乏的组织微环境中，因此ATP生成效率至关重要。对于耐受性细胞而言，通过脂肪酸氧化产生更多的ATP以及保持线粒体功能正常更加重要。另外一种可能是，效应细胞快速生长、增殖期间需要脂肪酸合成形成的脂质来构建细胞膜，而记忆性免疫细胞生长缓慢，生物合成需求相对较少，因此以分解代谢为主。
  我的课题组工作重点就是研究脂肪酸代谢对于免疫细胞发育、分化和功能的影响，例如最近我们在Journal for Immunotherapy of Cancer, Oncoimmunology, Clinical and Translational Medicine 上面发表的系列文章就是讨论肝细胞肝癌中浸润的耗竭性CD8+T细胞的代谢异质性，以及脂肪酸代谢与细胞功能的关系。目前对于代谢底物和途径对于免疫细胞的影响了解还很有限，需要更多证据和体内实验证实，面临的难题就是研究手段或者技术的局限性，例如现在还不能在体内很好的监测细胞代谢实时变化。
  问
  4.您作为中国医药生物技术协会基因检测技术分会秘书长，您能简单介绍一下现如今基因检测，尤其是单细胞测序技术的具体应用吗？其中是否遇到什么瓶颈呢？
  答
  单细胞测序技术目前科研服务已经非常成熟，但是临床转化应用还是起步阶段。目前走在比较前面的是辅助生殖应用，肿瘤、免疫、干细胞等领域也具有很大的成长潜力。此外，将单细胞技术用于药物靶标筛选和验证、诊断和伴随诊断开发等虽然也处于早期阶段，但拥有巨大的应用潜力。影响单细胞测序技术临床转化应用首先是要有明确的临床获益证据，另外技术迭代、成本控制、研发投入和整个产业链的协同整合等因素也会影响其转化速度。
  问
  5.在您的研究生涯中，您有什么感受分享呢？
  答
  我最深切的感受就是从临床问题出发，这样的研究有生命力，也容易有获得感。
  问
  6.单细胞测序技术正在快速发展，您觉得单细胞测序会给细胞免疫代谢研究带来怎样的影响，未来的前景如何？您对单细胞测序临床转化应用的发展有哪些期待呢？
  答
  免疫代谢领域的发展与技术进步密切相关，例如高度敏感的代谢组学方法使我们能够精准检测免疫细胞活化时代谢物的变化，进而分析代谢与免疫细胞效应功能的关系。免疫系统极其复杂，代谢变化也是瞬息万变，两者结合，可想而知免疫代谢研究的难度。常用的标记不能完全描述免疫类型的多样性，并且细胞身份高度可塑性（取决于组织和环境）。使用单细胞测序可以帮助我们找到新的细胞亚群以及相应的代谢特征，不管是共性还是特性，加深对疾病中免疫代谢的调控机制的理解。从而鉴定新的生物标记，开发更相关的动物模型，预测药物反应以及鉴定新的细胞靶标和途径，带来危害更小、效率更高的新型免疫疗法。
  武多娇 教授