2019年度湖南省科学技术奖提名项目公示（三）

公示时间：2019年5月20日至24日，公示期内如有异议请以实名书面形式实事求是地提出申诉理由和意见，在异议的书面材料上签名，并附上有关证明材料，报送学会秘书处，联系电话：0731-84305939，联系人：邓志红。

项目名称：免疫学危险理论及DAMP分子在疾病诊治中的作用研究

项目完成人：任碧琼 邹国英 贺军宇 徐飞 徐国锋 朱浩稳

提名意见：该项目通过观察DAMP分子在创伤等急性非感染性炎症反应疾病、恶性肿瘤等慢性炎症反应疾病外周血中的表达，探讨DAMP分子在疾病早期诊断中的生物标志物作用，将DAMP分子eHSP70作为血清学生物标志物应用于临床疾病诊断，并率先将免疫学危险理论应用到临床疾病的诊断与治疗监测中，使疾病的发生发展及诊断治疗有系统的理论支撑，采用DAMP分子诊断无菌性炎症反应，有利于指导临床抗生素合理应用。本系列研究发表相关论文近30篇，其中SCI收录论文近10篇，产生实用新型专利3个，2个形成产品并推广使用，经济效益和社会效益俱佳，为疾病的早期诊断、鉴别诊断、疗效观察及预后判断提供系统的理论支撑及生物标志物。同意推荐。拟提名湖南省科技进步二等奖。

项目简介：

针对经典免疫学“自我-非我”理论无法解释自身免疫、肿瘤免疫等现象，免疫学危险理论提出新的观点，认为机体免疫系统并不是识别“自我-非我”，而是识别“危险信号”，自身细胞破坏、死亡释放的内容物对机体的免疫系统来说也是“危险信号”，即损伤相关分子模式（DAMP）分子，能刺激机体产生免疫反应。

本项目是对免疫学危险理论的验证及扩大应用。通过观察DAMP分子在创伤等急性非感染性炎症反应疾病、恶性肿瘤等慢性炎症反应疾病外周血中的表达，以感染性疾病患者及健康人为对照，探讨DAMP分子在疾病早期诊断中的生物标志物作用，以及DAMP分子刺激机体免疫系统、神经内分泌系统产生应激反应，发生激素水平、细胞水平及蛋白水平变化，通过检测这一系列变化实现对疾病的早期诊断、疗效观察以及预后判断。联合检测DAMPs及免疫反应指标可为临床疾病发生发展提供理论支撑及较为系统的诊治思路和生物学标志物。

本研究涉及的指标有DAMP分子细胞外热休克蛋白70（eHSP70）、血浆游离DNA，免疫反应指标C-反应蛋白（CRP）、降钙素原（PCT）以及白细胞总数（WBC）、皮质醇（Cor）等，探讨各指标的变化及与疾病发生发展的关系，将免疫学危险理论用于疾病发生发展过程的判断，评估其临床应用价值，并探讨其分子机制。

研究结果发现DAMP分子eHSP70是细胞损伤、坏死的标志，是疾病的始动因子，能刺激机体产生相应的免疫反应，eHSP70在非感染性疾病以及感染性疾病患者血清中的表达显著高于健康人，相应的，患者血清皮质醇升高倍数、WBC、血清CRP及PCT水平显著高于健康人群，并表现出各自的特点。初步佐证用免疫学“危险理论”能解释疾病的发生发展，DAMP分子以及机体相应产生的一系列细胞、激素及蛋白能作为疾病诊断的生物标志物，各指标的升高幅度及动态变化能预示疾病的严重程度、治疗效果及预后。

本研究的特点在于：①将免疫学危险理论应用到临床疾病的诊断与治疗监测中，使疾病的发生发展及诊断治疗有系统的理论支撑；②将DAMP分子eHSP70作为血清学生物标志物应用于临床疾病诊断，并探讨eHSP70作为“危险信号”对机体免疫系统的警示作用及免疫调节机制，揭示其与疾病发生发展的关系；③采用DAMP分子诊断无菌性炎症反应，有利于指导临床抗生素合理应用。

本系列研究发表相关论文近30篇，其中SCI收录论文10篇（2篇发表在2017年12月31日以后未纳入），产生实用新型专利3个，2个形成产品并推广使用，其中一个是在血浆游离DNA检测过程中产生，经济效益和社会效益俱佳。

客观评价：

免疫学危险理论提出之后的20多年，研究者们对这一理论进行了一些实践，主要涉及DAMP分子的界定及免疫学调节机制研究研究，并试图用这一个危险理论解释诸如癌症、糖尿病、脑卒中及神经退行性变等与年龄增长、老化有关的疾病，证明是体内多种分子、细胞以及组织的损伤物堆积引发了这些疾病。虽然国内外研究揭示DAMP分子在炎症、创伤、癌症等各种疾病中发挥着重要的作用，组织损伤、移植排斥、类风湿性关节炎、肿瘤等疾病过程中机体释放多种DAMP分子，但没有人将DAMP分子作为疾病的生物标志物用于临床，也没有人提出将免疫学危险理论用于指导疾病的诊断与治疗全过程，本研究的价值及创新正在于此。

本研究以DAMP分子eHSP70为主线，对于完全不同于细胞内伴侣蛋白功能的细胞外HSP70的免疫调节作用及其与疾病的关系进行了一系类研究，历经十多年。早期开展的创伤疾病的研究结果显示，外周血中HSP70是伤后最早出现的血清学生物标志物，并且持续时间较长，可作为创伤严重程度评判的依据，动态观察有利于治疗效果监测及预后推断。并且血浆游离DNA也表现出与损伤类型及病情严重程度有关，是预示病情凶险及死亡的标志。随着免疫学危险理论的发展，eHSP70及cfDNA被界定为DAMP分子的典型代表，使得该研究找到理论支撑，并对其他血清学标志物有了更清楚、更系统的认识，哪些是始动因子，哪些是被动产生，也就是说，哪些是刺激因子，哪些是应激反应因子，从而对疾病的起因及进展有整体把握。该研究后续扩展到多个疾病的研究，验证了DAMPs在多种无菌性炎症反应疾病发生发展中的标志物作用，以及机体在激素水平、细胞水平以及蛋白水平的保护性反应引起的波动对于疾病进展的预示作用，使得免疫学危险理论更加系统。后续研究的方向也是通过免疫学危险理论推导，涉及到肿瘤微环境中DAMPs通过与肿瘤细胞表面受体TLR4结合所启动的信号转导对肿瘤生长起促进作用，并认为可作为抑制肿瘤的作用的新靶点。肿瘤细胞还可以通过非凋亡途径死亡释放内容物至细胞外产生HSP70以外的DAMP，比如肿瘤细胞内的肿瘤相关蛋白，也可归属于DAMP，所引起的免疫反应类型能反应肿瘤相关抗原的特性，而目前尚未见这方面的报道。在研究eHSP70的同时还对肿瘤蛋白SPAG9进行了对照研究，免疫组化染色发现HSP70和SAPG9在肿瘤患者癌组织中均高表达，ELISA方法检测出肝癌患者外周血中抗SPAG9自身抗体水平显著高于健康对照人群，其阳性率高达70%。值得注意的是HSP70并不能如同SPAG9一样使机体产生高水平的自身抗体，这说明eHSP70与SPAG9作为DAMP所引起的免疫反应是不一样的。eHSP70水平在肝癌与肝炎/肝硬化患者之间没有差异，但SPAG9却有差异，这说明SPAG9是肿瘤源性特异性DAMP，只在肿瘤微环境中存在，而eHSP70是非特异性的DAMP，可在炎症、肿瘤等多种环境中存在，这种非特异性DAMP与肿瘤源性特异性DAMP引起的免疫反应的差别表现出极佳的临床应用前景。

本研究还探讨了PAMP及DAMP导致的机体免疫反应的差异，由于疾病的复杂性，感染与非感染性炎症反应往往不能截然区分，因此在药物选择上带来一些难度，也是抗菌药物过度使用的原因所在。固有免疫识别的PAMP是病原微生物表面存在的结构恒定且进化保守的分子结构，如病毒的双链RNA和细菌的脂多糖，因此，病原体很难产生突变而逃脱固有免疫的作用。无论是以糖类和脂类为主的细菌胞壁成分（脂多糖、肽聚糖、脂磷壁酸、甘露糖、类脂、脂阿拉伯甘露聚糖、脂蛋白和鞭毛素等），还是病毒产物及细菌胞核成分（非甲基化寡核苷酸CpGDNA、单链RNA、双链RNA），都是通过机体免疫细胞表面的受体启动固有免疫反应，如细菌脂多糖是通过与TLR4结合。而本研究结果显示DAMP分子细胞外HSP70也可以启动TLR4信号，证明机体免疫系统并不能识别DAMP与PAMP，而是识别“危险信号”，验证了免疫学危险理论的假说。

本系列研究从临床疾病血清学标志物着手，逐步扩大应用范围，并涉及机制研究，最终深入到治疗靶点的界定和有效干预的治疗药物研究，验证并丰富了免疫学危险理论，为临床疾病诊治提供了新的思路。

推广应用情况：

申请者课题组研究的DAMP分子：游离DNA、PCT、MICA-A/B、TC、WBC、葡萄糖、HDL-C、载脂蛋白A1、HSP70、抗SPAG9自身抗体、缺血修饰白蛋白、髓过氧化物酶指数等参数，已用于或即将用于急性创伤、感染性疾病、肿瘤、急性冠脉疾病等疾病诊疗中，尤其是2006年开始研究的PCT，已成为临床广泛使用的感染指标，并对PCT的非特异性升高进行了合理解释，血浆游离DNA也越来越多的用于临床肿瘤筛查及新生儿疾病筛查。目前研究的eHSP70及SPAG9也有望成为临床疾病诊治标志物。申请者课题组在研究期间发表相关论文近30篇，被多篇学术论文和学位论文他引，其中包括Critical Care（4.95）、mutation research-fundamental and molecular mechanisms of mutagenesis(2.581)、Elsevier Science & Technology、第三军医大学学报、安徽医科大学学报、辽宁医学院学报、锦州医学院学报、中南大学、中国医科大学、遵义医学院、新乡医学院、石河子大学、重庆医学、医学综述、放射免疫学杂志、微循环学杂志、中国卫生检验杂志、中国医师杂志、标记免疫分析与临床、中国实用医药、现代检验医学杂志、公共卫生与预防医学、临床神经外科杂志、广西医学、临床医学工程、山西医药杂志、现代诊断与治疗、检验医学与临床、黑龙江医学、山东医药、河北医药、国际检验医学杂志、北方药学、黑龙江医药等。

相关研究成果被2017年7月31-8月3日在美国临床化学协会（AACC）年会录用为壁报展示。相关论文在多个学术会议上获奖。

研究成果用于本院多个临床科室及多家医院的临床疾病诊断及预后判断，指导抗生素的合理应用。

主要知识产权和标准规范

主要完成人情况：

主要完成单位及创新推广贡献：