破解免疫密码：人类巨噬细胞中病原体敏感的长非编码 RNA 网络图谱

在人体免疫系统与病原体的激烈战斗中，一类曾被视为 "基因组暗物质" 的长非编码 RNA(lncRNA)正逐渐揭开神秘面纱。德国马尔堡大学的研究团队近日在《Nature Communications》发表重要研究，开发了一种名为 GRADR 的创新技术，系统性绘制了人类巨噬细胞中响应病原体刺激的 lncRNA 网络图谱。研究不仅发现了多个关键 lncRNA(如 ROCKI、LINC01215 等)在免疫调控中的核心作用，还建立了可搜索的 SMyLR 数据库，为探索 lncRNA 在免疫疾病中的功能提供了宝贵资源。这一突破有望为感染性疾病和炎症相关疾病的诊断与治疗开辟新方向。

研究背景

1. lncRNA：免疫系统的 "暗物质"

人类基因组中超过 90% 的区域会被转录，但其中仅有约 2% 编码蛋白质。长非编码 RNA(lncRNA)作为非编码转录本的重要成员，近年来被发现广泛参与基因表达调控。在免疫系统中，lncRNA 已被证实参与 TLR 信号通路、干扰素反应等关键免疫过程，但绝大多数 lncRNA 在巨噬细胞中的功能仍属未知。

2. 巨噬细胞：免疫防御的前线哨兵

巨噬细胞作为先天性免疫的核心细胞，通过模式识别受体(如 TLR4)识别病原体并启动免疫应答。然而，目前对巨噬细胞如何通过 lncRNA 精细调控免疫反应的机制知之甚少，尤其是 lncRNA 与蛋白质的互作网络及动态调控过程亟待解析。

3. 技术瓶颈：从 "单个探索" 到 "系统解析"

传统研究方法(如 RAP-MS)难以高通量分析 lncRNA - 蛋白质互作，而单细胞测序等技术又缺乏对功能机制的深入挖掘。开发高效、系统的 lncRNA 功能研究平台成为领域突破的关键。

实验结果

图1：人类肺泡免疫细胞中病原体响应 lncRNA 的全景鉴定

实验设计：

采集人类肺泡上皮细胞(AECII)、肺泡巨噬细胞(aMФ)及血液来源巨噬细胞(G-MФ、M-MФ)

用 LPS、鞭毛蛋白等病原体相关分子模式刺激，进行 RNA-seq 分析

在精准切割肺组织切片(PCLS)和临床 BAL 样本中验证

关键发现：

鉴定出 24 个 LPS 诱导的核心 lncRNA，包括已知免疫调控因子 MaIL1 和新成员 ROCKI、LINC01215 等

巨噬细胞与上皮细胞展现不同免疫应答模式，但共享部分 NFκB 驱动的 lncRNA

临床 BAL 样本中，这些 lncRNA 表达与 IFNB1(免疫激活标志物)呈显著正相关，证实其生理相关性

图2：NFκB 通路驱动巨噬细胞 lncRNA 的时序性激活

实验设计：

用 NFκB 抑制剂(BAY-11-7082)、STAT 抑制剂(Ruxolitinib)等处理 G-MФ

进行 LPS 刺激的时间 course(0.5-12 小时)RNA-seq

检测多种细菌病原体感染下的 lncRNA 表达

关键发现：

绝大多数免疫诱导 lncRNA 依赖 NFκB 通路，仅 LINC01215 同时受 TBK1-IRF3 通路调控

lncRNA 表达呈现时序性差异：MaIL1 早期激活(1 小时)，ROCKI 等晚期持续表达

保守性分析显示这些 lncRNA 在灵长类中高度保守，但在小鼠中同源性较低，提示物种特异性

图3：lncRNA 缺失对巨噬细胞转录组和蛋白质组的系统性影响

实验设计：

构建 ROCKI、AC022816.1 等 5 个 lncRNA 的 CRISPRi 细胞系

结合 RNA-seq 和定量蛋白质组学分析基因表达变化

构建 lncRNA 调控的 mRNA 网络

关键发现：

5 个 lncRNA 共同调控 16% 的 LPS 响应 mRNA，显示功能冗余与特异性

ROCKI 缺失显著上调抗炎转录因子 GATA2，而 LINC01215 缺失抑制促炎因子

蛋白质组学证实 ROCKI 主要在转录后水平调控基因表达，影响 IL1β、CCL20 等关键细胞因子

图4：GRADR 揭示 lncRNA 与 mRNA 加工机器的精密互作

实验设计：

开发 GRADR 技术(梯度分级 + RNA 结合蛋白质组分析)

整合 Grad-seq、OOPS-MS 和亚细胞分级数据

验证 ROCKI 与 hnRNP 家族蛋白的互作

关键发现：

GRADR 成功预测 698 个 lncRNA - 蛋白质互作，准确率达 78%

发现 ROCKI 与 hnRNP A2B1、hnRNP L 等 mRNA 加工因子形成复合物

这些互作富集于剪接体、核糖体等分子机器，提示 lncRNA 通过调控 mRNA 加工参与免疫应答

图5：ROCKI 通过 hnRNP 复合物抑制抗炎因子 GATA2 的表达

实验设计：

ChIRP-MS 鉴定 ROCKI 结合蛋白

UV-CLIP 验证 ROCKI 与 hnRNP L 的直接互作

过表达 GATA2 观察免疫因子变化

关键发现：

ROCKI 通过 hnRNP 复合物抑制 GATA2 mRNA 的 3' 端外显子 5-6 的剪接

GATA2 过表达显著抑制 IL1β、CCL20 等促炎因子，模拟 ROCKI 缺失表型

提出 "ROCKI-hnRNP-GATA2" 调控轴：ROCKI 通过降解 GATA2 mRNA 解除抗炎抑制，促进巨噬细胞激活

研究结论

1. 方法学突破：GRADR 开启 lncRNA 系统研究新纪元

首次开发的 GRADR 技术实现了单实验全局预测 lncRNA - 蛋白质互作，相比传统方法通量提升 10 倍以上，为 lncRNA 功能研究提供了强大工具。

2. 机制新发现：lncRNA 作为免疫应答的精密调节器

鉴定出以 ROCKI 为代表的促炎 lncRNA，通过靶向 mRNA 加工机器调控免疫基因表达

发现 lncRNA 调控网络的层级结构：NFκB 驱动核心 lncRNA，进而调控下游炎症因子

揭示 lncRNA 在免疫应答时序调控中的分工，填补了先天免疫动态调控的认知空白

3. 资源共享：SMyLR 数据库推动领域发展

建立的可搜索髓系 lncRNA 注册表(SMyLR)整合了本研究所有数据，提供 lncRNA 通路依赖性、亚细胞定位和互作蛋白等信息，成为免疫 lncRNA 研究的重要参考平台。

4. 转化医学前景

病原体敏感 lncRNA 可作为感染性疾病的液体活检标志物

靶向 ROCKI-hnRNP-GATA2 轴可能成为脓毒症、慢性炎症等疾病的新治疗策略

物种特异性提示需重视人类 lncRNA 在免疫研究中的独特价值