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3 · 第1學期免疫學先天免疫

樹突細胞

Dendritic Cells

難度 3 · 進階immunology

樹突細胞(Dendritic Cells)由 Ralph Steinman 和 Zanvil Cohn 於 1973 年在小鼠脾臟中首次描述,因獨特的樹枝狀形態而命名。Steinman 長達數十年的工作證實 DCs 是啟動 naive T 細胞的充分條件——是唯一不需要額外信號就能驅動 primary T cell response 的 APC 類型。

本體論與發育轉錄網路

DCs 的發育從骨髓的 MDP(macrophage-DC progenitor)和 CDP(common DC progenitor, Lin⁻ c-Kit⁺ Flt3⁺ M-CSFR⁺)開始。CDP 分化出 pre-cDC(進入周邊組織後分化為 cDC1 和 cDC2)和 pDC 兩條路徑。cDC1 的發育依賴轉錄因子 BATF3、IRF8 和 ID2,BATF3⁻/⁻ 小鼠完全缺乏 CD8α⁺/CD103⁺ DCs,喪失交叉呈現能力和有效的抗腫瘤免疫(Hildner et al., 2008, JEM)。cDC2 依賴 IRF4、ZEB2 和 Notch2 信號。Murphy 實驗室的系統性基因剔除工作建立了 DC 亞群的完整轉錄階層。Villani et al.(2017, Science)的單細胞 RNA 定序在人類血液中定義了 6 個 DC 亞群(DC1-DC6),顯著擴展了傳統二分法的認知。

pDCs 表達 TCF4(E2-2)和 IRF7,後者是 Type I IFN 大量產生的主調控因子。pDCs 透過 TLR7(偵測 ssRNA)和 TLR9(偵測 CpG DNA)在 MyD88-IRF7 路徑下快速產生 IFN-α,產量可達一般細胞的 100-1000 倍。在 SLE 中,pDC 對自體核酸的持續 IFN-α 產生是驅動疾病的核心機制。

抗原處理與交叉呈現機制

交叉呈現(cross-presentation)是 cDC1 的標誌性能力:將外源性抗原載入 MHC-I 分子呈現給 CD8⁺ T 細胞,打破了「MHC-I 只呈現內源性蛋白」的傳統教條。存在兩條交叉呈現路徑:

胞質路徑(cytosolic pathway):吞噬體中的蛋白質經 Sec61 通道轉位至胞質 → proteasome 降解 → TAP 轉運至 ER 或吞噬體-ER 融合區 → MHC-I 載入。液泡路徑(vacuolar pathway):抗原在吞噬溶酶體中被 cathepsins 降解,生成的肽段直接在此區室載入回收的 MHC-I 分子,不依賴 proteasome 或 TAP。

cDC1 的交叉呈現優勢關鍵在於吞噬體的鹼化機制——Savina et al.(2006)發現 Rab27a 調控的 NOX2 組裝在吞噬體膜上產生 ROS,消耗 H⁺ 維持較高 pH,延緩蛋白質降解以保留可被 MHC-I 呈現的抗原表位。

DCs 在免疫耐受中的角色

DCs 不只負責啟動免疫攻擊,也是維持免疫耐受的核心。組織駐留的未成熟 DCs 持續攜帶自體抗原到引流淋巴結,在缺乏共刺激信號的情況下呈現給 T 細胞,結果是 T 細胞走向無能或分化為 Treg。腸道中 CD103⁺ DCs 在 retinoic acid 和 TGF-β 的作用下特化生成 Foxp3⁺ iTreg,維持對食物抗原和共生菌叢的免疫耐受——這個機制的失調與發炎性腸病密切相關。

臨床轉譯與新策略

Sipuleucel-T(FDA 2010 核准)是第一個 DC 疫苗,將患者外周血單核球體外分化為 DCs 並載入 PAP-GM-CSF 融合蛋白後回輸,延長轉移性去勢抵抗性前列腺癌的中位存活期 4.1 個月。新一代策略轉向 in vivo DC 靶向——將抗原接合到抗 DEC-205 或抗 Clec9A 抗體上,特異性遞送至 cDC1。mRNA-LNP 疫苗的成功很大程度上依賴 DCs:LNP 被注射部位的 DCs 吞噬 → mRNA 在胞質翻譯 → 蛋白質同時經 MHC-I 交叉呈現和 MHC-II 路徑呈現 → CD8⁺ 和 CD4⁺ T 細胞同步活化。

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