免疫系統(tǒng)在維持機(jī)體穩(wěn)態(tài)和抵御外界威脅中發(fā)揮著核心作用。無(wú)論是細(xì)菌、病毒、真菌感染，還是組織損傷和炎癥反應(yīng)，免疫細(xì)胞都通過(guò)高度協(xié)調(diào)的方式作出應(yīng)答。長(zhǎng)期以來(lái)， 研究人員 通常根據(jù)免疫細(xì)胞表面的標(biāo)志分子以及它們所分泌的效應(yīng)分子-細(xì)胞因子（cytokine），對(duì)免疫細(xì)胞進(jìn)行分類和功能界定。然而，這一研究范式往往忽略了一個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題：究竟是哪些細(xì)胞在體內(nèi)真正接收并響應(yīng)了這些細(xì)胞因子信號(hào)？在復(fù)雜的體內(nèi)環(huán)境中，細(xì)胞因子的作用具有顯著的時(shí)空特異性。同一種細(xì)胞因子，在不同組織、不同微環(huán)境，甚至不同時(shí)間窗口內(nèi)，可能作用于完全不同的靶細(xì)胞群體。目前仍缺乏一種有效工具，能夠在活體水平下，對(duì)正在響應(yīng)特定細(xì)胞因子信號(hào)的細(xì)胞進(jìn)行精確標(biāo)記、定位與追蹤。

2026年1月7日，來(lái)自哈佛醫(yī)學(xué)院的Jun R. Huh課題組和麻省理工學(xué)院的Gloria B. Choi課題組（第一作者為蘆廣慶）在Cell雜志上發(fā)表了題為In vivo detection of immune responses via cytokine activity labeling的研究論文。該研究首次開發(fā)了一種名為 Cytokine-Cellular-Locating-Platforms（CyCLoPs）的報(bào)告系統(tǒng)，可用于可視化、定位并鑒定對(duì)細(xì)胞因子作出響應(yīng)的細(xì)胞。該平臺(tái)通過(guò)將細(xì)胞因子結(jié)合所誘導(dǎo)的細(xì)胞因子受體（cytokine receptor）二聚化事件，轉(zhuǎn)化為可遺傳追蹤的熒光信號(hào)，實(shí)現(xiàn)對(duì)細(xì)胞因子響應(yīng)的精準(zhǔn)監(jiān)測(cè)，為深入理解細(xì)胞因子如何在生理與疾病狀態(tài)下塑造不同的免疫結(jié)局提供了強(qiáng)有力工具。

為捕獲對(duì)細(xì)胞因子作出響應(yīng)的細(xì)胞，研究人員開發(fā)了CyCLoPs，將細(xì)胞因子與其對(duì)應(yīng)受體之間瞬時(shí)的物理相互作用轉(zhuǎn)化為報(bào)告基因的表達(dá)信號(hào)。具體而言，研究人員首先將一個(gè)轉(zhuǎn)錄因子-四環(huán)素調(diào)控型反式激活子（tTA）-通過(guò)一個(gè)TEV 蛋白酶切割位點(diǎn)（TEV cleavage site，TCS），連接至截短的膜結(jié)合型細(xì)胞因子受體亞基 A；與此同時(shí)，將 TEV 蛋白酶融合至另一個(gè)截短的細(xì)胞因子受體亞基 B 的 C 端。當(dāng)細(xì)胞因子與受體亞基 A 結(jié)合時(shí)，攜帶 TEV 的受體亞基 B 被招募至受體亞基 A–tTA 融合蛋白復(fù)合體，從而觸發(fā) TEV 對(duì) TCS 位點(diǎn)的切割反應(yīng)，使 tTA 從膜錨定的受體亞基 A 上釋放。釋放后的 tTA 隨后轉(zhuǎn)位進(jìn)入細(xì)胞核，驅(qū)動(dòng)下游報(bào)告基因的表達(dá)。

為評(píng)估 CyCLoPs 的可行性，研究人員首先在 TRE-EGFP 的 NIH3T3 細(xì)胞中共表達(dá) IL-17RA-tTA 和 IL-17RC-TEV 融合蛋白，在體外構(gòu)建了 IL-17A-CyCLoPs 細(xì)胞系。結(jié)果顯示，該細(xì)胞系可被 IL-17A 和 IL-17F 特異性激活，從而誘導(dǎo)熒光報(bào)告基因的表達(dá)。在此基礎(chǔ)上，研究人員采用相同策略，成功構(gòu)建了覆蓋多種細(xì)胞因子的 CyCLoPs 細(xì)胞，包括 IL-1（IL-1α 和 IL-1β）、IL-5、IL-6、IL-13、IL-18、干擾素-α（IFN-α）、干擾素-λ（IFN-λ）、腫瘤壞死因子-α（TNF-α） 以及 轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子-β（TGF-β）。其中，絕大多數(shù) CyCLoPs 均表現(xiàn)出較高的信噪比和對(duì)其對(duì)應(yīng)細(xì)胞因子的高度特異性。表明CyCLoPs 具有良好的通用性，可廣泛用于體外監(jiān)測(cè)多種細(xì)胞因子家族的活性。

隨后，研究人員將對(duì)應(yīng)的 CyCLoPs 基因盒導(dǎo)入 Rosa26 位點(diǎn)，成功構(gòu)建了 IL-17A-CyCLoPs 和 IFN-γ-CyCLoPs 小鼠品系。為評(píng)估其在體內(nèi)的活性，研究人員對(duì)這兩類小鼠進(jìn)行腹腔注射細(xì)胞因子或相應(yīng)的細(xì)胞因子抗體。結(jié)果顯示，IL-17A- 和 IFN-γ-CyCLoPs 能夠敏感響應(yīng)體內(nèi)細(xì)胞因子水平的升高或降低，尤其在腸黏膜中表現(xiàn)最為明顯。

為驗(yàn)證 CyCLoPs 系統(tǒng)能否在生理相關(guān)模型中檢測(cè)細(xì)胞因子與其受體的相互作用，研究人員在體內(nèi)進(jìn)行了應(yīng)用。首先，在 IL-17A-CyCLoPs 報(bào)告小鼠中定植節(jié)狀菌（Segmented Filamentous Bacteria, SFB）以促進(jìn)小腸中 CD4? Th17 細(xì)胞的分化，并評(píng)估其對(duì) IL-17A 反應(yīng)的檢測(cè)能力。結(jié)果顯示，IL-17A-CyCLoPs 小鼠能夠鑒定出在共生菌定植后主要分布于回腸絨毛的 IL-17A 響應(yīng)性腸上皮細(xì)胞。此外，在 IFN-γ-CyCLoPs 報(bào)告小鼠中通過(guò)皮下注射腫瘤細(xì)胞，研究人員能夠檢測(cè)到腫瘤內(nèi)暴露于 IFN-γ 的 CD8? T 細(xì)胞。這些細(xì)胞高表達(dá) CD36、CD38 和 瘦素受體（leptin receptor），并呈現(xiàn)出與效應(yīng)功能受限相關(guān)的基因特征?？傮w而言，該系統(tǒng)能夠分別空間定位由共生菌誘導(dǎo)的 IL-17A 響應(yīng)細(xì)胞和識(shí)別 IFN-γ 介導(dǎo)的腫瘤浸潤(rùn) CD8? T 細(xì)胞信號(hào)。值得注意的是，IL-17A-CyCLoPs 小鼠的 GFP 信號(hào)強(qiáng)度與 IL-17A 反應(yīng)的強(qiáng)度呈正相關(guān)，進(jìn)一步表明該系統(tǒng)能夠定量反映細(xì)胞因子響應(yīng)水平。

綜上所述，本研究開發(fā)的 CyCLoPs 是一種在體外和體內(nèi)均表現(xiàn)出高度特異性的穩(wěn)健系統(tǒng)，可用于精確檢測(cè)細(xì)胞因子響應(yīng)。值得注意的是，這一策略可在未來(lái)擴(kuò)展，用于構(gòu)建其他 CyCLoPs 小鼠報(bào)告系，以監(jiān)測(cè)各種細(xì)胞因子及其受體在體內(nèi)的功能。CyCLoPs 的開發(fā)與應(yīng)用有望推動(dòng)我們對(duì)細(xì)胞因子功能的深入理解，并為設(shè)計(jì)針對(duì)多種疾病-從炎癥性和感染性疾病到癌癥-的個(gè)性化治療策略提供有力工具。

https://doi.org/10.1016/j.cell.2025.12.011

制版人： 十一

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