点评 | 刘娟（免疫与炎症全国重点实验室）/曹雪涛（中国工程院院士）、董晨（中国科学院院士）
上世纪70年代，人们认识到T细胞按功能分成辅助T细胞和细胞毒性T细胞两类，也就是我们现在通常讲的CD4+ T细胞和CD8+ T细胞。自那时起，在抗原刺激下把细胞毒性颗粒注入并杀死靶细胞就一直被认为是CD8+ T细胞的核心功能，是CD8+ T细胞抗肿瘤、抗病毒的基础。
补体是人体里最古老的一种抗感染防御机制。20世纪初，人们发现血液里存在的一种热稳定物质和一种热不稳定物质，它们协同作用就可以结合并杀死细菌。这里面，热稳定的物质后来证明是抗体，热不稳定的物质是补体。抗体识别细菌，之后激活补体，而被激活的补体会在细菌的表面形成一种打孔复合物来穿透细菌的细胞膜从而杀死细菌。迄今为止，抗体是可以特异识别病原体并激活补体的唯一方式。
有意思的是，上述两个长久以来广为接受的免疫学概念在刚刚发表的同一篇研究论文里被突破。2025年1月16日，清华大学祁海教授、北京同仁医院张罗教授、清华大学王建斌副教授、清华大学刘欣副研究员在Nature发表共同通讯作者论文，GZMK-expressing CD8+ T cells promote recurrent airway inflammatory diseases，通过研究人类慢性鼻窦炎鼻息肉鉴定出一类记忆性CD8+ T细胞具有促进炎症的新功能，发现了补体被CD8+ T细胞激活的新通路，揭示了过敏和气道炎症疾病迁延复发的全新免疫学机制和疾病治疗新靶点。
慢性鼻窦炎鼻息肉是一类过敏性炎症驱动的上呼吸道疾病。据不完全统计，我国这类患者超过1亿。虽然鼻息肉可用手术清除，但复发频繁，原因不明。为了理解息肉复发的原因，清华大学和北京同仁医院的研究团队联合攻关，首先聚焦到了那些术后复发再次手术的病人。
研究者通过单细胞转录组及淋巴细胞受体库测序，发现先后两次手术切除的鼻息肉组织里有克隆相同的T细胞长期存在。尽管一般认为过敏是由CD4+ T淋巴细胞介导的II型炎症引起，那些长期存在息肉组织里细胞却主要是记忆性CD8+ T细胞。其中，具有KLRG1+CD27+表型的CD8+ T细胞会随鼻息肉疾病严重程度增加而明显增多。研究者还发现，患者外周血中也有CD8+ T细胞与组织中的KLRG1+CD27+ T细胞属于同一克隆，提示这些记忆细胞可能不断地从外周被招募到黏膜组织，促进局部炎症反应导致息肉形成。
这些CD8+ T细胞会不会具有II型炎症的相关特点呢？研究者发现，这些细胞完全不表达II型炎症细胞因子，也不表达经典细胞杀伤作用所需的颗粒酶B，而是高表达颗粒酶K。他们发现，正如同KLRG1+CD27+ CD8+ T细胞会随着疾病的严重程度增加而升高，颗粒酶K的组织含量也与疾病严重程度正相关。令人惊讶的是，颗粒酶K可以作为生物标志物预测鼻息肉复发或合并哮喘，效果优于临床常用的传统标记物如组织嗜酸性粒细胞数和组织白介素5，暗示颗粒酶K可能直接参与了炎症与息肉发生发展的过程。
与颗粒酶B不同，颗粒酶K的功能不明，鲜有研究。于是，本文研究者通过液相色谱-质谱筛选尝试鉴定了病人鼻息肉组织中颗粒酶K的底物。令人惊讶的是，他们发现颗粒酶K能直接切割补体C3成C3a和C3b，进而激活补体级联反应。同时，颗粒酶K还能切割C2和C4，从而组装形成经典C3转化酶。所有补体激活途径的交汇点就是切割C3，而C3a/b的产生及下游级联反应是强烈的促炎过程。因此，研究者进一步建立小鼠的过敏性哮喘模型，并深入分析了气道CD8 T细胞的特点。他们发现，哮喘小鼠的肺部有很多表达颗粒酶K的CD8 T细胞。这些CD8 T细胞可以明显促进包括嗜酸性粒细胞在内的其它炎症细胞侵润，而特异性诱导清除CD8 T细胞的颗粒酶K可以明显减轻肺部炎症，减轻气道杯状细胞增生并改善肺功能。
总结起来，这项研究的结果指示慢性鼻窦炎鼻息肉反复复发的原因在于一类记忆性CD8 T细胞。它们通过识别过敏原、病毒或细菌，反复进入鼻黏膜组织，分泌颗粒酶K来促进局部炎症发展，导致鼻息肉形成。这类记忆性CD8+ T细胞不表达颗粒酶B，不是经典杀伤性细胞。既往研究表明，表达颗粒酶K的CD8+ T细胞在很多慢性炎症疾病和肿瘤组织里都存在。基于本研究结果，这些CD8+ T细胞很可能在推动慢性炎症疾病进展中广泛发挥了重要作用。颗粒酶K可能是预测更多慢性炎症疾病进展和治疗响应的重要生物标志物，而靶向颗粒酶K有可能会更好控制炎症、减少疾病复发。
通过补体激活来杀伤细菌或受感染的细胞，是人体最古老的免疫防御机制之一。这项研究首次报道了通过T细胞来激活补体的全新途径，为获得性免疫机制与补体激活建立了第二条链接。由于CD8+ T细胞运动能力较强，其分泌的颗粒酶K对于抗体较难进入的器官组织内的补体激活有着重要意义。此外，抗体主要识别的是胞外抗原，而CD8+ T细胞则主要被包括肿瘤、病毒与细菌感染产生的胞内抗原激活。因此，该研究的发现也大大拓展了人们对于补体防御参与病理过程的理解。
清华大学祁海教授、北京同仁医院张罗教授、清华大学王建斌副教授和清华大学刘欣副研究员为本文的共同通讯作者；蓝凤博士（北京同仁医院）、李籍舟博士（清华大学生命科学院）、缪文轩（清华大学基础医学院）和孙菲（清华大学生命科学院）为本文的共同第一作者。北京同仁医院王成硕教授、王向东教授和段甦主任医师为课题作出了重要贡献。
原文链接：
https://doi.org/10.1038/s41586-024-08395-9
来源：BioArt
专家点评
刘娟（免疫与炎症全国重点实验室教授）、曹雪涛（中国工程院院士，中国医学科学院免疫治疗研究中心教授）
呼吸道炎症性疾病发病率高、危害大，但目前对于其关键性免疫发病机制，特别是T细胞在疾病发生发展以及免疫病理损伤中的作用尚不明确，从而阻碍了人们对疾病本质的认识及临床有效防治。清华大学祁海教授团队在其新发表的论文“GZMK-expressing CD8+ T cells promote recurrent airway inflammatory diseases”中，发现了慢性复发性气道炎症（如慢性鼻窦炎伴鼻息肉）中持续存在的新型CD8+效应记忆样T细胞可以通过表达胰蛋白酶Granzyme K（GZMK）激活补体级联反应，从而加剧炎症损伤。该研究揭示了T细胞激活补体的新型免疫通路在慢性复发性气道炎症中的作用，为理解呼吸道炎症性疾病慢性化和复发提供了新的视角。
该工作揭示了CD8+ T细胞在慢性复发性气道炎症中扮演的新角色，对于认识T细胞介导的慢性炎症提供了新的视角。虽然T细胞在多种炎症性疾病中的作用已被广泛研究，而本文报道了一种新的CD8+ T细胞亚群，不表达 Granzyme B 来发挥杀伤作用，而是依赖 GZMK来激活补体推动慢性过敏炎症。另一方面，论文首次报道了GZMK（一种T细胞表达的胰蛋白酶）激活补体活化，促进慢性气道炎症。传统观点认为 B 细胞通过分泌抗体激活补体，关于T 细胞激活补体尚不清楚。本文通过一系列实验证实GZMK能够裂解多种补体成分（包括C2、C3、C4和C5），从而激活补体级联反应，加剧炎症。这一发现不仅揭示了GZMK在炎症调控中的新功能，也为治疗慢性气道炎症提供了新的潜在靶点。
该工作对于深化对慢性复发性气道炎症发病机制的理解并促进临床评估和治疗方案的发展具有临床应用价值。作者发现通过遗传或药理手段抑制GZMK能够显著减轻小鼠哮喘的组织病理改变并恢复肺功能，为GZMK作为治疗靶点的有效性提供了直接证据。此外，GZMK水平能够准确地预测疾病严重性和并发症的发生，其预测效果优于传统的生物标志物如嗜酸性粒细胞计数和组织IL-5水平，为临床评估疾病状态和制定治疗方案提供了更精确的指标。
总之，该研究发现了GZMK+ CD8+T细胞介导慢性复发性气道炎症的新功能，解析了慢性气道炎症性疾病的新型发病机制，并研发T细胞介导的炎症性疾病精准诊断及有效治疗策略提供了新思路。
专家点评
董晨（中国科学院院士）
这项工作是基础-临床合作研究不可多得的经典案例。作者从一个未解决的临床需求入手，探索慢性鼻窦炎伴鼻息肉复发的机制。这是一类过敏性慢性炎症疾病，一般认为主要由II型CD4+ Th细胞过度激活引起。通过单细胞测序技术，作者对息肉组织里的免疫细胞进行了深入分析。与普遍认知相悖的是，在息肉组织中，淋巴细胞的组成以CD8+ T细胞的数量最为突出。他们选取同一病人前后两次手术切除的息肉组织进行比较，是这项工作成功的一个关键。得益于这种比较，他们通过受体库分析，很快就聚焦到那些反复出现于息肉中的淋巴细胞，而这些淋巴细胞恰恰是CD8+ T细胞。通过分析CD8+ T细胞转录组、表面标志物、组织定位、与疾病严重程度的关系，作者发现了表达颗粒酶K（GZMK）的记忆性CD8+ T细胞与息肉复发和并发哮喘的紧密关系。更没有想到的是，GZMK组织含量是预测疾病严重程度的最佳生物标志物，甚至比IL-5和嗜酸性粒细胞数量都更优。由此，作者聚焦到了GZMK，做了很全面的底物发掘工作。证明GZMK可以切割、激活C2、C3、C4补体成分，从而揭示CD8+ T细胞也可以激活完整的补体级联反应，无疑是这项工作的一大亮点。这些结果为GZMK给出了一个明确的生理功能，直接提示了为什么GZMK+ CD8+ T细胞能促进炎症、息肉进展复发的机制，从而也为这类表达GZMK而不表达GZMB的CD8+ T细胞定义了有别于经典杀伤的新功能。前人已经有不少对GZMK+ CD8+ T细胞的描述性工作，但都没有证明过这些细胞的功能。在这项工作接下来的哮喘动物模型实验里，作者验证了GZMK+ CD8 T细胞的促炎功能，证明其在人鼠间进化的保守性；通过基因敲除和GZMK抑制剂证明了GZMK在推动疾病进程中的关键作用，从而提示GZMK可能是一个治疗过敏性慢性炎症的全新靶点。通过整个工作，作者构建了一个临床问题-基础研究-临床应用的闭环。虽然还有很多没有解决的问题，沿着GZMK靶点所指出的新方向，作者有可能把这个“环”真正闭合，为慢性鼻窦炎伴鼻息肉和其它炎症疾病患者带来新的治疗方法和临床解决方案。
原标题：《专家点评Nature｜祁海/张罗/王建斌/刘欣发现CD8 T细胞新功能、补体激活新通路、过敏与气道炎症复发的免疫学新机制》