2022年6月29日，天美麻花星空视频基础医学研究所暨天美麻花星空视频免疫治疗研究中心曹雪涛院士团队在Signal Transduction and Targeted Therapy杂志发表了题为“m6A demethylase ALKBH5 is required for antibacterial innate defense by intrinsic motivation of neutrophil migration”的研究论文。研究报道了alkB同源物5 RNA去甲基化酶（alkB homolog 5 RNA demethylase，ALKBH5）在机体抗菌免疫防御过程中发挥着至关重要的作用，首次揭示了中性粒细胞ALKBH5及N6-甲基腺嘌呤（N6-methyladenosine，m6A）RNA修饰可以调控其迁移能力的表观新机制。
中性粒细胞迅速且有效地迁移到感染部位是机体抵御细菌感染与天然免疫应答的关键环节，若该过程被抑制则会引发持续的细菌感染并导致过度炎症反应甚至脓毒症。以往对于中性粒细胞迁移的研究主要集中在趋化因子等细胞外信号，然而决定中性粒细胞迁移能力的内在分子及其调控机制亟待深入探索。m6A是哺乳动物mRNA上存在最为普遍的一种表观修饰，其在免疫与炎症反应中发挥着重要调控作用。其中，ALKBH5是去除RNA上m6A甲基化修饰的去甲基化酶。
2019年，曹雪涛院士带领刘洋博士等在Science杂志发表论文，首次报道了ALKBH5介导的RNA m6A去甲基化可通过抑制巨噬细胞中靶基因的RNA降解引发细胞代谢重塑来调控病毒-宿主互作过程，并提出了宿主防御的表观-代谢新机制（Liu Y, et al. Science. 2019, 365(6458): 1171-1176）。然而，ALKBH5与m6A RNA修饰是否参与调控中性粒细胞相关的抗菌免疫应答及其作用机制目前尚不明确。
在上述研究基础上，该团队发现细菌感染可导致中性粒细胞中ALKBH5的表达水平下调，且该现象在脓毒症小鼠体内分离的中性粒细胞与细菌感染的原代人外周血中性粒细胞中具有物种保守性；临床数据分析显示脓毒症患者外周血中性粒细胞的ALKBH5水平亦被下调，提示ALKBH5可能参与中性粒细胞的抗菌防御过程。随后该团队通过盲肠结扎穿孔诱导的多种细菌感染性脓毒症小鼠模型探究ALKBH5的体内效应并发现，ALKBH5基因缺失会增加脓毒症小鼠的死亡率，且ALKBH5基因敲除小鼠体内的细菌载量与促炎性细胞因子水平均显着高于野生型小鼠。以上结果证明ALKBH5具有抑制细菌感染与过度炎症的作用。进一步检测显示，中性粒细胞是脓毒症小鼠感染部位最主要的天然免疫细胞；且相较于野生型小鼠，ALKBH5基因敲除小鼠腹腔与外周血中的中性粒细胞数量均显着降低，然而中性粒细胞主要趋化因子的水平并未降低甚至在感染后期有所升高。与此同时，ALKBH5缺失会显着抑制中性粒细胞表面趋化因子受体CXCR2的蛋白表达。体外迁移实验证实ALKBH5基因敲除会导致中性粒细胞的迁移能力显着下降。以上结果说明ALKBH5通过直接增强中性粒细胞迁移能力来促进感染部位的中性粒细胞聚集，从而有效清除细菌。随后通过RNA-seq、m6A-RNA seq对以及相关功能分析作者发现，在细菌感染过程中，ALKBH5能够赋予中性粒细胞具有促迁移特性的转录组表达特征，并鉴定出了ALKBH5在细菌感染早期与晚期动态促进中性粒细胞迁移的关键效应分子。机制上，ALKBH5介导的RNA m6A去甲基化作用通过改变靶分子的RNA稳定性来调控其蛋白表达，由此增强中性粒细胞自身的迁移能力，具体包括：上调具有促进中性粒细胞迁移作用的CXCR2与NLRP12表达，下调具有抑制中性粒细胞迁移作用的PTGER4，TNC与WNK1表达。
本研究首次发现ALKBH5通过内在机制促进中性粒细胞迁移来增强天然免疫应答的新功能，揭示了抗菌免疫防御的新型表观调控机制；从RNA修饰这一新视角阐明了细菌感染抑制中性粒细胞CXCR2表达与迁移的现象、脓毒症的致病机理；并提出了靶向中性粒细胞内m6A RNA修饰这一策略应用于控制细菌感染的新思路。
本研究工作得到国家自然科学基金委基础科学中心项目与面上项目（81788101，82071793）、天美麻花星空视频医学与健康科技创新工程（2021-I2M-1-017）等项目的支持。基础医学研究所曹雪涛院士和刘洋博士为论文共同通讯作者，刘洋同时为论文的独立第一作者。
论文链接: https://doi.org/10.1038/s41392-022-01020-z.
