最新！中国科学院杭州医学研究所谭蔚泓院士与邱丽萍教授联合发文

8月20日，中国科学院杭州医学研究所所长谭蔚泓院士和邱丽萍教授联合在《Clinical and Translational Medicine》上发表评论“DNA nanostructure-programmed intermembrane spacing to modulate T-cell immunity”，研究阐明了DNA纳米结构编程的膜间间距以调节T细胞免疫的机制。

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/ctm2.1379

膜间间距对TCR信号传导的影响

T细胞介导的适应性免疫在对抗多种疾病中起着关键作用。当T细胞受体（TCR）与抗原呈递细胞（APC）表面的主要组织相容性复合体（pMHC）呈递的抗原肽结合时，该过程就会启动。在TCR-pMHC特异性结合上，APC和T细胞之间的界面处迅速形成紧密接触区，轴向距离约为13nm。这种紧密接触区通过淋巴细胞特异性蛋白酪氨酸激酶（Lck）促进TCR复合物细胞质结构域中基于免疫受体酪氨酸的激活基序（ITAM）的磷酸化，从而触发一系列导致T细胞活化的信号通路。尽管它在T细胞免疫中起着至关重要的作用，但关于TCR-pMHC结合如何启动细胞内ITAM磷酸化的分子机制仍然存在争议。

以前的研究已经通过遗传操纵pMHC配体或其他膜蛋白的长度来检查紧密接触区对TCR触发过程的空间影响。然而，这些技术涉及蛋白质结构和表达的修饰，并且难以准确评估膜间距离与TCR信号强度之间的线性相关性。虽然人工设计的纳米界面可以提供可测量的系统，但它们在复制真正的APC和捕获这种生物过程的全部复杂性方面存在局限性，因为它们缺乏许多固有的膜相关分子和适应性形态。此外，现有的策略主要集中在延长膜间间距上，而对压缩膜间距离的影响探索很少。研究的这一差距为进一步探索其潜在机制留下了空间。

可编程DNA纳米连接，用于以纳米精度调节膜间间距

为了克服上述限制，我们通过使用胆固醇标记的DNA四面体（TDN）作为细胞膜锚定支架，开发了不同大小的DNA纳米接头（DNJ）（图1A）。TDNs通过DNA自组装构建，在顶部顶点显示悬垂链，在三个底部顶点显示胆固醇标签。与传统的基因工程策略不同，我们的系统不需要蛋白质修饰。TDNs的快速、有效和稳定的膜锚定能力也通过我们之前的工作得到了证明。同时，TDNs在细胞表面的密度可以通过调节其孵育浓度来轻松调节。为了控制膜间间距，我们设计了三种类型的DNJ，即DNJ-7，DNJ-13和DNJ-37，分别对应于9.6，13.0和26.4 nm的理论尺寸。这些DNJ是通过在两个相同尺寸的TDN之间混合悬垂股来构建的。基于全内反射荧光显微镜（TIRFM）和透射电子显微镜（TEM）成像，我们发现这些DNJ可以将膜间间距精确调整到所需值（图1B，C）。这种能力允许在APC和T细胞之间相互作用的真实系统中扩展，维持和压缩TCR-pMHC介导的接触区的空间距离。

表征用于操纵膜间间距的 DNA 纳米接头（DNJ）

TCR信号传导的潜在分子机制

通过使用DNJ来操纵细胞—细胞界面的轴向尺寸，我们观察到T细胞信号幅度的一致趋势：DNJ-7>DNJ-13>DNJ-37（图2A）。此外，我们发现在临界低表面密度下，大于TCR-pMHC复合物尺寸的DNJ-37可以通过增加膜间距离和减少CD45偏析来削弱T细胞活化水平（图2B，C）。另一方面，尺寸较小的DNJ-7可以压缩APC-T细胞界面处的膜间间距，导致CD45的严格排除和TCR复合物的构象变化加剧。因此，这种压缩导致T细胞活化的显着增强。虽然DNJ-13对膜间距离的影响很小，但与无DNJ对照组相比，它可以有效地稳定TCR-pMHC介导的细胞界面，导致ITAM磷酸化延长和T细胞刺激更强。

T细胞受体信号传导的机理研究

未来展望

这些发现为接触区轴向尺寸在T细胞触发中的关键作用提供了直接证据。值得注意的是，将APC-T细胞界面的膜间距离减小到小于10 nm可以显著增强T细胞活化，从而扩大T细胞免疫研究的机会，并进一步应用于免疫相关疾病的新疗法的开发。考虑到通过直接接触的细胞—细胞相互作用在生物体中普遍存在，界面维度在调节各种信号转导过程中具有重要意义，这种膜锚定DNA纳米平台具有高可编程性、可控性、易于操作和良好的生物相容性，为研究这些生化事件提供了一种有希望的方法。此外，它在免疫治疗领域促进靶向T细胞反应方面显示出巨大的潜力。（转化医学网360zhyx.com）

参考资料：

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/ctm2.1379

注：本文旨在介绍医学研究进展，不能作为治疗方案参考。如需获得健康指导，请至正规医院就诊。