研究名称：PLD4基因功能缺失性突变导致人类系统性红斑狼疮的致病机制

发表期刊：Nature（IF 2024:48.5）

通讯作者：刘志红，俞晓敏，周青

第一作者：王钦涛，朱泓昊，孙相威，张昌明，马双悦

主要作者单位：东部战区总医院 国家肾脏疾病临床医学研究中心

首次发现并验证PLD4基因功能缺失突变可引发SLE，并阐释了其通过激活TLR7/9-I型干扰素与cGAS-STING双信号通路，驱动浆细胞样树突状细胞内在性扩增导致SLE的核心机制，提出并验证了靶向JAK通路的新型干预策略。研究在首次解析PLD4导致人类SLE分子机制的基础上，构建了基于“致病基因-核心通路-效应细胞-靶向干预”的SLE诊疗新范式。

研究基于狼疮肾炎家系队列，在5个家系狼疮肾炎（LN）患者中，发现了位于磷脂酶D家族成员4（PLD4）蛋白催化结构域的双等位基因突变，且均属罕见有害变异。在携带PLD4功能缺失突变患者外周血单个核细胞（PBMCs）中，I型干扰素、NF-κB等炎症信号通路显著激活，并伴随多种炎症细胞因子表达升高。单细胞转录组测序证实PLD4特异性表达于树突状细胞（DCs），且I型干扰素、TLR7/9通路相关基因、炎症因子及趋化因子在DCs中升高尤为显著，提示PLD4缺陷可以通过影响DCs功能，诱发患者系统性炎症及自身免疫反应。

机制研究显示，突变型PLD4蛋白的核酸外切酶活性显著降低，对单链核酸底物降解能力减弱。患者PBMCs中的TLR7表达显著上调，且下游I型干扰素、MAPK等炎症信号通路激活。与健康对照与非PLD4变异SLE患者相比，PLD4突变患者PBMCs在TLR9激动剂刺激下呈现更强炎症应答反应。体外细胞实验也证实，PLD4缺陷THP-1细胞中的炎症信号通路显著上调且对CpG-DNA反应性增强，提示TLR7/9通路是PLD4功能缺失调控的关键信号轴之一。同时，研究还发现PLD4敲除THP-1细胞系中，STING磷酸化及炎症信号也显著增强，而STING特异性抑制剂H-151可有效抑制PLD4缺乏诱导的I型干扰素等炎症激活，这提示STING通路也是PLD4功能缺失调控的关键信号轴。

研究构建的Pld4基因敲除小鼠模型与人类SLE患者表型高度一致，发育过程中呈现典型狼疮样表型，且肾脏为受累最严重器官，炎症因子及干扰素刺激基因（ISGs）表达上调最明显。单细胞测序发现，Pld4敲除小鼠肾脏存在大量免疫细胞浸润，尤以浆细胞样树突状细胞（pDCs）及浆细胞（PCs）显著增多。通过混合骨髓嵌合体小鼠模型证实，pDCs与PCs的异常扩增是PLD4缺陷的细胞内在效应。

在阐释PLD4功能缺失性突变导致SLE机制的基础上，研究团队基于该突变所调控的核心分子通路，即I型干扰素信号通路，靶向性地使用了I型干扰素通路抑制剂—JAK抑制剂巴瑞替尼对Pld4缺陷小鼠进行治疗。结果显示，巴瑞替尼显著缓解小鼠体重下降、脾肿大、自身抗体产生、免疫复合物沉积及组织炎症等自身免疫相关表型。且在携带突变患者来源PBMCs中使用巴瑞替尼，亦能有效抑制I型干扰素通路过度激活，这为携带突变患者的精准治疗提供了新策略。

该研究首次基于狼疮（SLE）患者解析，发现了可以导致人类SLE的致病新基因PLD4，在验证其关键致病机制的基础上，构建了基于“致病基因-核心通路-效应细胞-靶向干预”的SLE诊疗新范式，具有非常重要的学术引领价值和临床转化意义。

研究结果首次解析了新基因PLD4可以导致人类SLE。研究通过家系分析首次锁定PLD4基因功能缺失性突变与SLE的因果关联，并揭示了PLD4突变介导内体核酸稳态失调在SLE发病中的关键作用。PLD4作为SLE新型致病基因及潜在干预靶点的发现，为深入理解SLE分子机制、提升疾病预防与精准诊断水平提供了关键支撑。

研究结果阐明PLD4功能缺失介导自身免疫稳态失衡的分子机制，为多种自身免疫病发病机制研究提供重要依据。研究首次系统揭示了PLD4基因功能缺失性突变导致其核酸外切酶活性显著降低，激活TLR7/9通路，驱动pDCs和PCs等免疫细胞内在性扩增，从而介导自身免疫稳态失衡的关键机制。鉴于PLD4-TLR7/9轴驱动的SLE与多种自身炎症性疾病具有机制相似性，且全基因组关联研究提示PLD4与多类自身免疫病相关，PLD4缺陷个体可能呈现复杂临床表型。因此，该研究结果不仅深化了对免疫稳态调控的理解，更为广泛探索免疫性疾病共性机制与治疗策略提供了遗传学及机制学依据。

研究提出了基于“致病基因-核心通路-效应细胞-靶向干预”的SLE干预新策略。研究在阐明PLD4突变致病机制基础上，验证了靶向该突变所调控的核心分子通路-I型干扰素效应通路，以及关键效应细胞。同时证明了靶向I型干扰素效应通路的JAK抑制剂—巴瑞替尼具有良好的治疗作用，验证了“致病基因-核心通路-效应细胞-靶向干预”的SLE干预新策略的有效性，为SLE的精准诊疗提供了新途径。

由此可见，该研究不仅揭示了SLE遗传致病新基因，为进一步理解机体免疫稳态维持机制和更加广泛自身免疫性疾病的分子机制提供了重要理论依据，同时也为未来SLE基因诊断及精准诊疗提供了新范式。

浙江大学良渚实验室博士后王钦涛，博士生朱泓昊、孙相威，东部战区总医院国家肾脏疾病临床医学研究中心张昌明研究员，浙江大学良渚实验室博士生马双悦为该论文共同第一作者。东部战区总医院国家肾脏疾病临床医学研究中心刘志红院士，浙江大学良渚实验室俞晓敏研究员、周青教授为该论文共同通讯作者。

刘志宏 院士

通讯作者

中国工程院院士，主任医师、教授、博士生导师。东部战区总医院国家肾脏疾病临床医学研究中心主任，江苏省肾脏疾病临床医学研究中心主任，全军肾脏病研究所所长，基因诊断与细胞治疗军队生物重点实验室主任。中国医学科学院学术咨询委员会学部委员，中国中医科学院学部委员，中华医学会理事会常务理事，中华医学会第九届肾脏病学分会主任委员，联勤保障部队医学科学技术委员会副主任委员。国际肾脏病学会（ISN）常务理事，国际肾脏病全球改善预后委员会（KDIGO）常务理事。国家自然科学基金专项项目、国家“973”项目和国家“精准医学”重点研发计划项目首席科学家，教育部创新团队和军队科技创新群体负责人。长期从事肾脏疾病的分子机制和临床诊治研究。近年来在Nature、Nature Medicine、Science Translational Medicine、Sci Adv，Nat Communication，Cell Reports Medicine、JAMA Network Open等杂志上发表相关领域研究文章200余篇。研究成果获得国家科技进步奖二等奖，中华医学科技奖一等奖，军队科技进步奖一等奖，江苏省科技进步奖一等奖等省部级以上奖励10余项。

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