关于TET3过表达巨噬细胞驱动子宫内膜异位症的新机制及其靶向治疗潜力的研究报告
本报告旨在介绍一项发表于《临床研究杂志》（*The Journal of Clinical Investigation*）的重要原创性研究成果。该研究由以吕海宁（Haining Lv）、刘贝贝（Beibei Liu）和戴阳阳（Yangyang Dai）为共同第一作者，黄颖群（Yingqun Huang）、休·S·泰勒（Hugh S. Taylor）和李达（Da Li）等为通讯作者的研究团队主导完成。参与单位包括耶鲁大学医学院、南京大学医学院附属医院、中国医科大学附属盛京医院、浙江大学医学院附属邵逸夫医院等多个中美研究机构。该论文于2024年8月14日正式在线发表，论文识别码为e181839。研究聚焦于子宫内膜异位症（Endometriosis）这一慢性炎症性疾病，揭示了其中一类关键致病性免疫细胞——TET3过表达巨噬细胞——的鉴定、功能、诱导机制及其作为新型治疗靶点的可行性。
一、研究的学术背景与目标 子宫内膜异位症被定义为子宫内膜样组织在子宫腔外生长，全球约10%（原文另一数据为约1.9亿）的育龄期女性受其困扰。患者常遭受慢性盆腔痛、不孕、疲劳等多种症状，生活质量严重受损，且经济负担沉重。目前的治疗手段（如非甾体抗炎药、激素疗法及手术）效果有限且常伴副作用。该病的病理生理学机制尚未被完全阐明，其中免疫系统异常，特别是巨噬细胞的作用，被认为是关键环节。巨噬细胞在病变的生长、血管化和神经支配中扮演重要角色，并能产生疼痛症状。然而，巨噬细胞具有高度异质性，在疾病中可被微环境重编程为功能迥异的疾病相关巨噬细胞，既有“致病性”也有“保护性”。此前，由于缺乏明确的分子标记来特异性地识别和区分这些不同功能的巨噬细胞亚群，靶向巨噬细胞的治疗策略一直面临巨大挑战。
本研究的目标在于：1) 在人类子宫内膜异位症病变中，鉴定并表征具有明确致病特性的巨噬细胞亚群；2) 阐明该亚群巨噬细胞被诱导产生的机制及其在疾病发展中的功能；3) 探索针对该特定巨噬细胞亚群的有效靶向清除策略，并验证其在动物模型中的治疗效果。研究的核心科学问题在于寻找并确认驱动子宫内膜异位症进展的“致病性”巨噬细胞的特异性分子标识。
二、详细的研究流程与方法 本研究采用了从临床样本分析到基础机制探索，再到临床前治疗验证的多层次、系统性研究策略，主要包含以下几个关键环节：
1. 致病性巨噬细胞亚群的鉴定与临床验证 研究团队首先利用已公开的人类子宫内膜异位症单细胞RNA测序数据进行生物信息学分析。他们比较了来自非子宫内膜异位症女性的正常子宫内膜与子宫内膜异位症患者的腹膜病变组织的scRNA-seq数据。分析聚焦于巨噬细胞群，并使用包括CD163、CD68、CD14、MRC1、CD86在内的多个标志物进行细胞分类。关键发现是，在病变组织中，过表达TET3（Ten-eleven translocation 3）基因的巨噬细胞比例相较于正常组织出现了约8倍的显著增加。同时，在病变组织中，CD163高表达且同时TET3高表达的巨噬细胞比例也急剧上升。这一现象在卵巢子宫内膜异位病变的独立数据集中得到了验证。
为了在蛋白质水平上证实这一发现，研究团队对来自不同患者的人类正常子宫内膜和三种类型（腹膜、卵巢、直肠阴道）子宫内膜异位病变的石蜡包埋组织进行了免疫荧光染色。他们使用了经过验证的特异性TET3抗体，并以CD163作为巨噬细胞的标志物。结果清晰显示，TET3过表达（TET3-overexpressing, TET3 oe）的巨噬细胞在子宫内膜异位病变组织中大量存在，而在正常子宫内膜中几乎检测不到。值得注意的是，这些TET3过表达巨噬细胞在病变组织内的分布并不均匀，且在不同患者间存在异质性，这反映了疾病的复杂性。这些步骤共同证实了TET3过表达是子宫内膜异位症病变中巨噬细胞的一个显著且特异的特征。
2. TET3过表达的诱导机制探究 接下来，研究旨在回答：巨噬细胞的TET3过表达是如何产生的？基于已知的子宫内膜异位症微环境中存在多种炎性因子，研究团队假设疾病相关因子可能上调巨噬细胞的TET3表达。
他们使用人类外周血单核细胞来源的巨噬细胞作为体外模型。当用疾病相关因子如转化生长因子-β1或单核细胞趋化蛋白-1处理这些巨噬细胞时，无论是mRNA水平还是蛋白质水平，TET3的表达均显著上调，同时CD163阳性的细胞数量也增加。更重要的是，当使用来自人类子宫内膜异位症病变的基质细胞的条件培养基处理巨噬细胞时，同样观察到了TET3和CD163的上调，而这种效应可被TGF-β1特异性抗体所阻断。相反，来自正常子宫内膜基质细胞的条件培养基则无此作用。这些实验在经巨噬细胞集落刺激因子诱导分化的人类巨噬细胞以及经白细胞介素-4极化的巨噬细胞中均得到重复验证。在小鼠原代腹腔巨噬细胞模型中也观察到类似现象。这一系列结果表明，子宫内膜异位症的疾病微环境（特别是其中的TGF-β1等因素）能够主动诱导巨噬细胞进入TET3过表达的状态。
3. TET3过表达对巨噬细胞存活与功能的影响 确定了TET3过表达巨噬细胞的存在及其诱导原因后，研究转向探索TET3过表达的功能意义。研究团队使用针对TET3的小干扰RNA在已被疾病条件培养基诱导的TET3过表达巨噬细胞中进行敲低。结果发现，TET3敲低（而非TET2敲低）会特异性诱导细胞凋亡（通过TUNEL检测证实）。同样，在固有表达高水平TET3的小鼠RAW 264.7巨噬细胞系中敲低TET3，也导致了凋亡增加。这一关键发现表明，TET3过表达对于维持这些特定巨噬细胞的存活是必需的，它们对TET3具有“依赖性”或“成瘾性”。
此外，为了研究TET3对巨噬细胞炎症功能的调控，团队构建了髓系特异性TET3敲除小鼠（将TET3 floxed小鼠与表达溶菌酶M Cre的小鼠交配）。分离这些小鼠的腹腔巨噬细胞，并用脂多糖和干扰素-γ刺激以诱导炎症反应。与野生型小鼠相比，TET3敲除巨噬细胞中关键促炎细胞因子白细胞介素-1β和白细胞介素-6的mRNA和蛋白质表达水平均显著降低。相反，在人类巨噬细胞中过表达TET3，则会增强这些细胞因子的产生。这表明TET3是巨噬细胞促炎功能的一个正调控因子。通过RNA测序分析TET3敲低后的全基因组表达变化，进一步确认了TET3影响众多与细胞死亡、细胞因子信号传导相关的基因通路。
4. 靶向清除TET3过表达巨噬细胞的治疗策略开发与验证 基于“TET3过表达巨噬细胞具有致病性且依赖TET3存活”的发现，研究团队提出了两种靶向清除这些细胞的策略。
策略一：遗传学靶向。 利用上述髓系特异性TET3敲除小鼠，建立小鼠子宫内膜异位症模型（通过手术将供体小鼠子宫组织缝合到受体小鼠腹腔壁）。与野生型对照组相比，髓系TET3敲除小鼠的病变体积显著减小。免疫组化分析显示，病变组织中TET3过表达的巨噬细胞数量大幅减少，同时病变局部的白细胞介素-1β和白细胞介素-6表达也明显下降。这直接证明了在体内清除TET3过表达巨噬细胞能够有效抑制疾病进展。
策略二：药理学靶向。 研究重点测试了一种名为Bobcat339（文中简称BC）的合成胞嘧啶衍生物。此前文献认为BC可能抑制TET家族蛋白的催化活性，但本研究发现，BC能有效诱导人类和小鼠巨噬细胞中TET3蛋白的降解。机制研究发现，BC诱导的TET3降解依赖于一种名为Von Hippel-Lindau的E3泛素连接酶。VHL在TET3过表达的巨噬细胞中也呈现高表达。BC处理促进了TET3与VHL之间蛋白质复合物的形成，从而通过泛素-蛋白酶体途径降解TET3。功能上，BC处理能诱导TET3过表达巨噬细胞发生凋亡，而这种凋亡效应可通过外源导入TET3蛋白来挽救，证明了BC的作用是TET3依赖性的。
在治疗验证中，给予携带子宫内膜异位症病变的小鼠每周腹腔注射BC，持续数周。结果令人振奋：BC治疗组小鼠的病变体积显著缩小，病变内TET3过表达巨噬细胞几乎被清除，局部白细胞介素-1β和白细胞介素-6水平也大幅降低。重要的是，治疗期间未观察到明显的肝毒性或体重影响，初步的生育力评估也未发现异常。这表明BC能够模拟髓系特异性TET3敲除的治疗效果，且具有较好的安全性。
5. TET3调控炎症的分子机制深入探索 为进一步阐明TET3如何上调白细胞介素-1β和白细胞介素-6，研究探讨了let-7 microRNA通路。已知let-7 miRNA能抑制白细胞介素-6表达并间接抑制核因子-κB信号。研究发现，在TET3敲低的巨噬细胞中，let-7a miRNA水平升高；而在TET3过表达或髓系特异性TET3敲除小鼠的巨噬细胞中，负责抑制let-7成熟的RNA结合蛋白Lin28b的表达分别上调和下调。在巨噬细胞中过表达let-7a mimic可抑制白细胞介素-1β和白细胞介素-6的产生。在动物模型病变组织中，TET3敲除或BC治疗也伴随let-7a水平的升高。因此，研究提出了一个反馈调控模型：疾病微环境诱导巨噬细胞TET3过表达；TET3上调Lin28b，后者抑制let-7 miRNA的成熟；低水平的let-7 miRNA解除对白细胞介素-6等的抑制，并可能增强NF-κB活性，从而促进白细胞介素-1β和白细胞介素-6等促炎因子的产生，加剧炎症和疾病进展。
三、主要研究结果总结 1. 鉴定： 在人类子宫内膜异位症病变中，存在一个特征明确的巨噬细胞亚群，其标志是TET3基因和蛋白的显著过表达。该亚群在病变组织中比例较正常组织大幅增加。 2. 诱导： 这种TET3过表达表型是由疾病微环境（特别是TGF-β1等因子）主动诱导产生的，而非预先存在。 3. 功能： TET3过表达巨噬细胞具有促炎特性（如高表达白细胞介素-1β、白细胞介素-6），并且其存活高度依赖于持续的TET3过表达，敲低TET3会诱导其凋亡。 4. 机制： TET3通过上调Lin28b来抑制let-7 miRNA，从而解除对促炎细胞因子表达的抑制，形成一个促进炎症的正反馈环路。 5. 靶点： 清除TET3过表达巨噬细胞（通过髓系特异性基因敲除或小分子化合物BC）能有效抑制小鼠子宫内膜异位症的进展。 6. 药物： 小分子化合物BC通过招募VHL E3连接酶促进TET3蛋白降解，从而特异性清除TET3过表达巨噬细胞，在动物模型中展现出治疗潜力且初步安全性良好。
四、研究结论与意义 本研究得出结论：TET3过表达的巨噬细胞是子宫内膜异位症中关键的致病贡献者，也是极具吸引力的治疗靶点。这些细胞在疾病微环境下被诱导产生，通过特定的分子机制（如抑制let-7）驱动局部炎症，并因依赖TET3而变得脆弱，可被特异性清除。
其科学价值在于：首次为子宫内膜异位症中的“致病性”巨噬细胞提供了一个明确的分子定义（TET3过表达），突破了该领域因巨噬细胞异质性和缺乏特异性标志物而导致的研究与治疗瓶颈。它深入揭示了疾病微环境-表观遗传调控（TET3）-microRNA（let-7）-炎症因子轴在疾病发生发展中的精细调控网络。特别是发现了TET3与VHL在致病巨噬细胞中的共过表达现象，为开发细胞类型特异性的靶向降解剂提供了独特的机遇，可能减少脱靶毒性。
其应用价值巨大：研究不仅验证了靶向TET3过表达巨噬细胞的治疗概念，更发现了一个具有转化前景的先导化合物BC。BC作为一种可能通过“分子胶”机制起作用的小分子，展现了通过药理学手段精准清除致病免疫细胞、治疗慢性炎症性疾病的新策略。这为开发子宫内膜异位症的非激素类、靶向性新疗法带来了希望。
五、研究亮点 1. 概念创新： 明确将TET3过表达定义为子宫内膜异位症致病性巨噬细胞的核心特征，将复杂的细胞异质性转化为一个可操作的分子靶点。 2. 机制深度： 从临床现象出发，系统揭示了从环境诱导（TGF-β1）、到表观遗传调控（TET3）、再到下游信号通路（let-7/IL-1β/IL-6）的完整致病轴。 3. 策略新颖： 创造性利用小分子化合物诱导特定蛋白降解的策略来清除致病细胞，而非传统的抑制酶活性或受体阻断，展现了靶向蛋白降解技术在免疫疾病治疗中的潜力。 4. 转化性强： 研究贯穿了生物信息学发现、临床样本验证、体外机制探索、体内基因和药物验证的全链条，特别是BC在动物模型中显示出的疗效与安全性，为后续临床开发奠定了坚实基础。 5. 潜在普适性： 作者指出，由于TET3过表达巨噬细胞可能在其他慢性炎症性疾病中被诱导，本研究发现的机制和治疗策略可能具有更广泛的应用前景。
六、其他有价值的内容 研究还讨论了巨噬细胞起源的问题。在小鼠中，腹腔巨噬细胞有胚胎来源和单核细胞来源之分。虽然本研究未直接界定人类病变中TET3过表达巨噬细胞的精确起源，但发现它们不表达胚胎来源大腹腔巨噬细胞的标志物GATA6，提示它们可能来自单核细胞，或是胚胎来源细胞被微环境重编程后丢失了GATA6。无论如何，研究强调，无论其发育起源如何，只要表现出TET3过表达这一致病特征，即可成为靶向清除的对象，这简化了治疗设计的复杂性。此外，对BC作用机制的初步探索（依赖于VHL，可能类似“分子胶”）为理解这类小分子的功能模式提供了新视角，并提示利用靶细胞中特异性高表达的E3连接酶（如VHL）可以增强治疗的选择性和安全性。