人iPSC来源巨噬细胞在结核感染模型中的免疫活化与应答动力学研究

《Clinical & Translational Immunology》：Immune activation and response dynamics of human iPSC-derived macrophages in tuberculosis infection models

本研究比较了人诱导多能干细胞来源巨噬细胞（iMacs）与单核细胞来源巨噬细胞（MDMs）在结核分枝杆菌（Mtb）感染模型中的免疫应答差异。结果表明，iMacs具有更强的迁移能力、更快的吞噬速度、更高的自噬（Beclin-1、LC3B）与凋亡（Bax）相关蛋白表达水平，并能快速释放促炎细胞因子（如TNF、IL-6）并迅速恢复稳态。这些发现支持iMacs作为研究结核宿主-病原体互作的免疫活性模型，并为基于细胞的结核免疫治疗提供新策略。

　　

人iPSC来源巨噬细胞与单核细胞来源巨噬细胞的生成与表征

研究通过无饲养层培养体系从健康供者来源的iPSC（Selene和NIH克隆）分化获得iMacs，并从外周血单个核细胞分化获得MDMs。两种巨噬细胞均表达典型表面标志物CD45⁺CD11b⁺CD14⁺CD163⁺，且TLR2/4表达水平相近，具备相似的M1/M2极化潜力。iMacs产量稳定（每批次约7.7–7.9×10⁶个细胞），可持续收获10次以上，为结核感染研究提供了可重复的细胞模型。

iMacs在BCG感染中展现更强的吞噬与细胞因子分泌能力

以减毒结核疫苗BCG（MOI=10:1）感染后，iMacs在5分钟内即可实现细菌内化，并快速招募vATP酶（ phagosomal acidification）和LAMP-1（ phagosomal maturation），其与BCG的共定位系数（Pearson‘s correlation）显著高于MDMs。Western blot进一步证实iMacs中vATP酶积累量更高（2.2倍 vs MDMs的1.1倍）。在细胞因子方面，感染24小时后iMacs分泌的IL-6（13680±594 pg/mL）和TNF水平显著高于MDMs（4425±35.36 pg/mL），且TNF在后期快速回落，提示其炎症调控更为精准。多重细胞因子检测显示iMacs同时高表达IL-1β、IL-12、IL-23等促炎因子和IL-10、IL-33等抗炎因子，体现其平衡免疫激活与稳态的能力。

BCG感染促进iMacs中自噬与凋亡相关蛋白的快速激活

在BCG感染后5分钟，iMacs即出现Beclin-1表达上调（3倍峰值），LC3B-II（自噬体标志）在120分钟时升高5.5倍，而MDMs的应答延迟且幅度较低。MAPK通路关键蛋白p38和JNK的磷酸化在iMacs中亦更显著（p38磷酸化增加27.3倍）。促凋亡蛋白Bax在iMacs中持续上调（2.6倍），MDMs则呈下降趋势，表明iMacs更易启动凋亡途径以清除胞内菌。

iMacs对热灭活结核分枝杆菌（HKMT）的免疫应答优于MDMs

HKMT刺激后，iMacs表现出活跃的迁移与集群形成，吞噬率在5分钟时达45.3%（MDMs为8.4%）。ROS产生水平在iMacs中提高1.8倍，而MDMs反降至0.88倍。qPCR分析显示iMacs中Bax、组织蛋白酶B（Cathepsin B）和LC3B的基因表达均快速上调，进一步支持其强化凋亡、炎症体活化和自噬的能力。

讨论与展望

iMacs在结核感染模型中展现出比MDMs更早、更强的免疫激活特性，包括快速吞噬体酸化与成熟、高效细胞因子分泌及自噬-凋亡通路协同激活。其胚胎样表型可能更接近组织驻留巨噬细胞，具有更开放的免疫基因表观状态。iMacs的标准化生产、可冷冻储存特性使其适用于高通量药物筛选和细胞治疗开发。未来需在活菌感染模型中验证其杀菌功能，并探索其训练免疫潜力。基于肺泡巨噬细胞移植在遗传性肺肺泡蛋白沉积症（herPAP）中的成功案例，iMacs有望成为结核等慢性肺部感染的细胞治疗新策略。