赵斌教授:1型糖尿病的多组学免疫研究——从CD226+免疫细胞新亚群到精准免疫干预

编者按:

1型糖尿病(T1D)的免疫发病机制至今尚未完全阐明。4月16~18日,湘雅糖尿病免疫学大会(第二十一届湘雅论坛)在长沙顺利召开,来自中南大学湘雅二医院国家代谢性疾病临床研究中心、糖尿病免疫学教育部重点实验室的赵斌教授,围绕“1型糖尿病的多组学免疫研究”这一主题,系统阐述了CD226+免疫细胞新亚群在T1D发生发展中的动态失衡机制。团队通过单细胞测序、队列验证和动物模型干预,首次绘制了T1D不同病程(健康对照-新发期-蜜月期)的外周免疫细胞单细胞图谱,揭示了TIGIT+ Treg、CD226+ CD8 T细胞、CD226+ B细胞及CD226+ NK细胞四类CD226相关免疫细胞新亚群在疾病进展与缓解中的关键作用,并提出了以CD226为核心的联合免疫治疗新策略。

专家简介

赵斌教授

中南大学湘雅二医院

中南大学湘雅二医院国家代谢性疾病临床研究中心、糖尿病免疫学教育部重点实验室特聘教授,博士生导师。先后在瑞典卡罗琳斯卡医学院、美国宾夕法尼亚大学和国立卫生研究院等完成博士及博后研究。
团队研究方向:1. 自身免疫疾病、代谢性疾病的免疫代谢发病机制;2.健康大数据分析。2021年回国组建团队以来,以第一、通讯作者身份在JAMAInternal Medicine(2024)、Circulation(2022)、Nature Metabolism (2026) 、Nature Communications(2024、2026)等杂志发表论文多篇。
入选人社部海外高层次人才,山东省泰山学者青年专家、瑞典医学会青年学者等人才项目,并主持“四大慢病”“创新药物研发 ”等国家科技重大专项课题、国自然面上、瑞典医学会、湖南省重大科技攻关项目。担任国自然基金、湖南省基金及多个省市基金等项目评审专家,亚太医学生物免疫学会基础免疫学分会常务理事、湖南省免疫学会青委会副主委、湖南省生物信息学会医学生物信息学专委会副主委,BMC Medicine 杂志副主编、Phenomics、Life Medicine 等杂志编委。

一、严峻T1D形势呼唤免疫机制突破


我国T1D患病形势严峻,发病率逐年递增。T1D新增病例数和现有病例数,中国均位于世界前列。据统计,中国0~19岁人群每年新发T1D病例数超过6.1千例,现有患病人数高达5.6万例(表1)。2021年糖尿病导致的直接医疗支出已经接近1万亿美元,防控形势极为严峻。

表1. 全球0~19岁儿童青少年T1D新发(左)及现有(右)病例数前十位国家/地区


T1D免疫学发病机制复杂,现已发现多种免疫细胞参与T1D的发生发展[1,2]。然而,T1D研究领域仍面临核心挑战:

免疫学发病机制尚未完全阐明,无法从根源上阻止或扭转免疫系统对胰岛β细胞的破坏;

免疫治疗虽展现出一定潜力,但目前效果有限、持久性差。

因此,深入阐明T1D的发病机制,发掘新免疫治疗靶点,是当前T1D研究的迫切需求与关键目标。

二、多组学解析:鉴定与T1D进展密切相关的免疫细胞新亚群

研究团队对T1D不同病程阶段(健康对照-新发期-蜜月期)外周血进行了单细胞测序,共纳入12例受试者(3例健康对照、5例新发T1D、4例蜜月期T1D)[3]。测序成功捕获了CD16+单核细胞、CD16-单核细胞、树突状细胞、B细胞、CD4+ T细胞、CD8+ T细胞、自然杀伤细胞等多种外周免疫细胞,组内存在个体异质性(图1)。该研究首次在单细胞分辨率下绘制了T1D的外周免疫图谱,成功鉴定出多个与T1D进展密切相关的免疫细胞新亚群,其中最具代表性的是TIGIT+ Treg和CD226+ CD8 T细胞。


图1. 不同T1D分期患者及健康对照者的外周免疫图谱概览

TIGIT+ Treg是高抑制能力的Treg新亚群,在新发期减少,蜜月期扩增,与胰岛功能正相关。相比之下,CD226+ CD8 T细胞是强杀伤能力的CD8 T细胞新亚群,在新发期数量增加、蜜月期减少,与胰岛功能负相关。

进一步的调控网络研究揭示,TIGIT+ Treg通过TGF-β信号抑制CD226+ CD8 T细胞亚群。CellChat分析(图2)证实,TIGIT+CCR7- Tregs向CD226+CCR7-CD8+ T细胞发出强烈的免疫抑制性TGF-β信号,该信号由TGFBR1、TGFBR2及ACVR1、ACVR2共同介导。血清TGF-β1水平在蜜月期前后呈动态变化,与TIGIT+ Tregs比例平行。体外实验表明,TIGIT+ Tregs分泌更高水平的TGF-β1,TGF-β1干预可显著抑制CD226+ CD8 T细胞的TNF和颗粒酶B表达;共培养实验进一步直接证实了TIGIT+ Tregs对该CD8+ T细胞亚群的抑制作用。


图2. TIGIT+ Treg通过TGF-β抑制高杀伤性CD226+CD8T细胞亚群

三、B细胞新亚群:CD226+ B细胞在T1D中的致病作用

在T细胞亚群之外,研究进一步扩展至B细胞谱系[4]。赵斌教授团队发现,CD226+ B细胞新亚群在T1D中比例显著升高(敏感性72.0%,特异性82.0%),在成人隐匿性自身免疫糖尿病(LADA)患者中也高于2型糖尿病(T2D)患者,而T2D患者与健康对照无差异。该亚群在naive B、记忆B及浆母细胞中均升高,其中浆母细胞表达最高,提示其功能更活跃。临床相关性分析显示,CD226+ B细胞频率与空腹血糖、HbA1c、糖化白蛋白正相关,与空腹C肽负相关,即与较差的血糖控制和胰岛功能正相关。功能实验表明,CD226+ B细胞活化和分泌促炎细胞因子能力显著增强,包括TNF-α、IFN-γ、IL-6和IL-12。代谢层面,CD226+ B细胞呈现葡萄糖摄取、脂肪酸摄取和线粒体质量的显著增加。

在机制层面,单核/巨噬细胞通过IL-15信号激活CD226+ B细胞(图3)。通过CytoSig数据库预测及体外实验验证,团队发现单核/巨噬细胞来源的IL-15是CD226+ B细胞的关键上游调控因子:IL-15与B细胞表面的IL-15Rβ/γc结合后,激活NF-κB信号通路,从而增强CD226表达,促进B细胞促炎细胞因子产生、活化与增殖能力;使用NF-κB抑制剂可显著抑制CD226表达及B细胞活化。


图3. 单核/巨噬细胞-IL-15-CD226+ B细胞轴在T1D免疫发病机制中的作用模型

四、NK细胞新亚群:CD226+ NK细胞的特征与调控机制

除B细胞外,NK细胞作为连接先天性与适应性免疫的重要桥梁,其在T1D中的角色同样值得关注。赵斌教授团队的一项研究[5]发现:CD226+ NK细胞亚群在T1D中比例增加,并与较差的血糖控制和胰岛功能正相关。该亚群呈现增强的细胞毒性(颗粒酶B、穿孔素、CD107a)、促炎细胞因子分泌(IFN-γ、TNF)和增殖能力(Ki-67)。为进一步验证CD226+ NK细胞在T1D靶器官中的动态变化,团队采用NOD小鼠自发糖尿病模型,分别于4周龄(胰岛炎症起始期)、8周龄(炎症扩展期)和14周龄(胰岛破坏期)收集脾脏及胰腺淋巴结进行检测(图4)。结果显示,脾脏及胰腺淋巴结中CD226+ NK细胞频率随疾病进展逐渐增加,与胰岛炎严重程度呈显著正相关,从而验证了CD226+ NK细胞与T1D进展的密切关联。


图4. T1D进展期间NOD小鼠免疫器官中CD226+ NK细胞的动态累积与胰岛炎症严重程度相关

在分子机制方面,研究团队发现CD161+ CD4+ T细胞是IL-21的主要来源。通过CytoSig数据库预测及实验验证,IL-21通过激活PI3K-AKT-mTOR信号通路上调CD226表达,增强CD8 T及NK细胞的活化和功能,从而介导CD226+ CD8 T及NK细胞的扩增。与此同时,团队还基于130例新发T1D患者的24个月随访队列,利用机器学习模型,证实了CD226+ CD8 T/NK细胞亚群可作为预测T1D进展的有效标志物。

在体内干预方面,团队采用多种策略靶向IL-21-CD226信号轴。抗CD226单抗治疗显著降低NOD小鼠糖尿病发病率,减少NK细胞IFN-γ和GZMB表达,减轻胰岛炎程度,提高血清胰岛素水平并降低IL-21浓度。上述实验表明,阻断IL-21信号(CD226单抗、IL-21R Fc融合蛋白、IL-21敲除、mTOR抑制剂)可显著抑制该亚群活化、减轻胰岛炎并延缓T1D发生发展。此外,团队进一步发现,抗CD3单抗与抗CD132(IL-15R)单抗联合治疗在NOD小鼠模型中具有协同效应。通过同时靶向致病性T细胞和CD226+ B细胞,显著提高了糖尿病逆转率并改善了血糖控制。

如图5所示,CD226+免疫细胞动态失衡驱动T1D发生发展。具体而言,在新发期,高杀伤性的CD226+ CD8 T细胞及CD226+ NK细胞扩增,而强抑制性的TIGIT+ Treg减少,导致免疫稳态失衡和胰岛β细胞破坏;相反,进入蜜月期后,TIGIT+ Treg通过TGF-β信号抑制CD226+效应细胞,免疫稳态部分恢复,血糖和β细胞功能获得短暂改善。靶向CD226(如抗CD226单抗)或调控其上游IL-21/IL-15信号轴,可恢复免疫平衡、减轻胰岛炎并延缓T1D发生发展。

综上所述,CD226+免疫细胞动态失衡是T1D发生发展的核心驱动机制,CD226不仅可作为预测T1D进展的标志物,更有望成为治疗T1D的全新靶点。特别地,抗CD226单抗、抗IL-15R抗体与抗CD3单抗的联合应用展现出令人可喜的转化潜力。


图5.  CD226+免疫细胞动态失衡驱动T1D发生发展的机制模型

五、结语

赵斌教授团队通过多组学免疫研究手段,系统揭示了CD226+免疫细胞新亚群在T1D不同病程阶段的动态变化规律、跨谱系致病一致性及其多层次调控网络。团队成功实现了从“免疫细胞新亚群鉴定”到“关键信号通路解析”,再到“体内干预验证”与“联合治疗策略”的全链条研究。这一系列工作不仅深化了对T1D免疫机制的理解,更为临床转化和精准免疫治疗提供了极具前景的新靶点。相关成果已陆续发表于Nature Communications (2024、2026)、EBioMedicine (2025)及Nature Metabolism (2026)等国际高水平期刊。未来,随着多组学技术与人工智能的深度融合,T1D的精准免疫管理将迈入全新阶段。

参考文献
[1] Bluestone JA, Buckner JH, Herold KC. Immunotherapy: Building a bridge to a cure for type 1 diabetes. Science 2021; 373 (6554): 510-516.
[2] Herold KC, Delong T, Perdigoto AL et al. The immunology of type 1 diabetes. Nature Reviews Immunology 2024; 24 (6): 435-451.
[3] Zhong T, Li X, Lei K et al. TGF-β-mediated crosstalk between TIGIT+ Tregs and CD226+CD8+ T cells in the progression and remission of type 1 diabetes. Nature Communications 2024; 15 (1): 8894.
[4] Li J, Liang X, Zhao M et al. Monocyte/macrophage-derived interleukin-15 mediates the pro-inflammatory phenotype of CD226+ B cells in type 1 diabetes. eBioMedicine 2025; 120: 105946.
[5] Lei K, Li X, Zhong T et al. IL-21 mediates crosstalk between T cells and NK cells during the remission of type 1 diabetes. Nature Metabolism 2026; 8 (1): 177-195. 2 comments

发布留言