Immunity：「填补教科书」董晨院士团队解析 IL-17D 重要功能，并首次发现其受体
丁香学术
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慢性炎症与自身免疫性疾病、过敏性疾病和肿瘤的发展密切相关，炎性因子白介素 - 17（IL-17）家族在促进宿主防御和自身免疫性疾病中起着重要作用。IL-17 家族由六个成员组成（包括 IL-17A、B、C、D、E、F），IL-17D 是 IL-17 家族中了解最少的成员，其受体也尚不明确。
图片来源：Frontiers in Immunology(1)
2021 年 4 月 13 日，清华大学医学院董晨院士团队在 Immunity 上在线发表了题为 Interleukin-17D regulates group 3 innate lymphoid cell function through its receptor CD93 的研究成果 (2)。 该研究发现肠上皮细胞来源的 IL-17D 通过与其受体 CD93 结合，在调节三型固有淋巴样细胞（ILC3s）功能并维持肠道稳态中发挥关键作用。
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研究内容
「我是谁」IL-17D 有什么生理功能？
为了了解 IL-17D 的生理功能，作者首先检测了 IL-17D 在小鼠组织中的表达情况，结果发现 IL17D 在小鼠的结肠和肺中高表达，提示 IL-17D 可能在这两个器官中发挥重要功能。
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作者进一步研究了 IL-17D 在 DSS 诱导的结肠炎中的作用，结果发现 IL-17D 缺陷小鼠表现出更加严重的肠炎，而给予小鼠外源性 IL-17D 可降低 IL-17D 缺陷小鼠结肠炎的严重程度，提示 IL-17D 在结肠炎中具有重要的保护作用。
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「我从哪里来」IL-17D 由什么细胞分泌？
既然 IL-17D 在结肠炎症中有着重要作用，那 IL-17D 是结肠组织中的什么细胞分泌的呢？
作者通过分离小鼠结肠组织中的 CD45 + 和 CD45 - 细胞来探索 IL-17D 细胞来源，结果发现 CD45 - 细胞（以结肠上皮细胞为主）高表达 Il17d mRNA，提示结肠上皮细胞可能是 IL-17D 的主要来源。这一结果也通过免疫荧光染色和骨髓嵌合体小鼠模型得到了进一步的证实。
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「我要到哪里去」IL-17D 作用于什么细胞而发挥功能？
进一步地，作者研究了 IL-17D 作用的靶细胞。
IL-22 及其下游效应蛋白，如 RegIIIb 和 RegIIIg，对肠道组织修复和免疫稳态至关重要。作者发现在结肠炎模型中，IL-17D 缺陷小鼠的 IL-22、Reg3b 和 Reg3g 表达显著减少，提示 IL-17D 是 IL-22 在肠道产生的关键因素。
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肠道中 RORgt+ ILC3s 细胞是 IL-22 的重要来源，在宿主防御病原体和组织修复中发挥作用功能，ILC3s 是否可能是 IL-17D 发挥作用的靶细胞呢？
为了证明这个问题，作者构建了 IL-17D-hIg 融合蛋白，发现 IL-17D-hIg 可与小肠固有层淋巴细胞中的 ILC3 发生特异性结合，而不与 T 细胞、树突状细胞或巨噬细胞结合。此外，在 IL-17D 缺陷小鼠中，ILC3s 的 IL-22 表达显著降低。这些结果表明 IL-17D 对于维持肠道 ILC3 细胞的正常功能有着重要作用。
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为了更好地理解 IL-17D 调控 ILC3s 的机制，作者通过 RNA-seq 分析发现，在 IL-17D 缺陷的 ILC3 细胞中，ILC1 细胞和 ILC2 细胞相关的部分特征基因表达上调，而 ILC3 细胞的特征基因表达下降，提示 IL-17D 可能通过维持 ILC3 相关基因的表达，来调节的 ILC3 的可塑性和稳定性。
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此外，鉴于分泌 IL -22 的 ILC3s 对维持肠道微生物稳态至关重要，作者还对野生型和 IL17D 缺陷小鼠的粪便进行了 16S rRNA 测序分析，结果发现 IL17D 缺陷导致肠道微生物群失调，并可能因此加重结肠炎的发展。
看完「我是谁，我从哪里来，我要到哪里去？」这三个问题的回答，忽然明白为啥我们读的是 Ph.D.（哲学博士）了
「画龙点睛」IL-17D 的受体是谁？
尽管故事讲到这里已经比较完整了，但为了进一步解析 IL-17D 在 ILC3s 中作用的分子机制，作者对 IL-17D 受体进行了鉴定。
作者首先对 IL-17 受体（IL-17R）家族成员进行筛选，结果发现 IL-17D 不与 IL-17R 家族的任一成员结合。
通过筛选细胞系，作者发现 IL-17D-hIg 融合蛋白可与 RAW264.7 细胞结合，提示 RAW264.7 细胞上可能有 IL-17D 的受体。将 RAW264.7 细胞与 IL-17D-hIg 孵育后进行免疫沉淀实验，随后结合质谱鉴定筛选到了大约 260 个蛋白。作者重点研究了其中 21 个跨膜蛋白，并在 293T 细胞中表达其 cDNA，以检测其与 IL-17D 的结合，最终发现 IL-17D 特异性结合表达 CD93 的 293T 细胞。
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进一步的实验发现，CD93 的胞外 CTLD 结构域以及 CTLD 与 EGF 样重复序列之间的未知结构是 IL-17D 结合所必需的。此外，表面等离子体共振实验也证实了 IL-17D 与 CD93 的结合。因此，CD93 可能是 IL-17D 的相互作用蛋白。
进一步的功能实验证实，CD93 是 IL-17D 在 ILC3s 上的功能受体，其对于维持肠道稳态有着至关重要的作用。
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研究总结
本研究首次阐述了 IL-17D 在肠道炎症中的生物学功能，发现 IL-17D 通过与其受体 CD93 结合，在 ILC3 细胞的功能调节和肠道黏膜屏障的稳态维持中发挥重要作用。这一发现可能为感染性和自身免疫性疾病提供新的治疗方法。
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本文还有一些尚未解决的问题，例如 IL-17D 通过 CD93 调控 ILC3s 的具体信号机制仍然尚不明确；IL-17D 的表达或功能失调是否与人类 ILC3 的功能改变有关，是否与炎症性肠病（IBD）或结肠癌的易感性有关，这些问题仍有待进一步研究。
清华大学医学院博士后黄金伶是本文的第一作者，董晨教授为本文的通讯作者。本项目的研究受到了科技部重点研发项目、国家自然科学基金委、北京市科委等多个项目的支持。
延伸阅读
董晨教授是 Th17 细胞分化、调节和功能研究领域的奠基者和研究权威之一，并在 Tfh 和 Tfr 细胞的发现和研究中，做出了开创性贡献。
董晨院士实验室一直以来也致力于探究 IL-17 家族成员的生物学功能，并做出了一系列重要成果。
2019 年 6 月 7 日，Science Immunology 发表了题为 Interleukin-17 receptor D constitutes an alternative receptor for interleukin-17A important in psoriasis-like skin inflammation 的研究成果 (3)。 该研究揭示 IL-17A 可通过一个新受体 IL-17RD 调节下游信号通路并影响银屑病发病的进程。
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2018 年 4 月 17 日，Immunity 发表了题为 An Interleukin-25-Mediated Autoregulatory Circuit in Keratinocytes Plays a Pivotal Role in Psoriatic Skin Inflammation 的研究成果 (4)。 该研究解析了 IL-25（又名 IL-17E）在银屑病皮肤炎症中重要作用。
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2017 年 1 月 15 日，J Immunol 发表了题为 IL-17C/IL-17RE Augments T Cell Function in Autoimmune Hepatitis 的研究成果。 该研究首次确定了 IL-17C/IL-17RE 在自身免疫性肝炎中的重要作用 (5)。
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2015 年 4 月 21 日，Immunity 发表了题为 Interleukin-17B Antagonizes Interleukin-25-Mediated Mucosal Inflammation 的研究成果 (6)。 该研究发现结肠上皮细胞表达的 IL-17B 能够通过结合相同的靶受体拮抗 IL-25 的促炎功能，提示 IL-17B 是 IL-17 家族中的一种抗炎细胞因子。
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