Sci Immunol | 天然免疫新发现：刘德培团队报道Schlafen-11是细胞内单链DNA的模式识别受体

以往的研究大多是导入特定序列的单链DNA，可能会忽略序列特异性的问题。基于前车之鉴，研究人员首先把细菌的基因组单链DNA导入了细胞内，观察到了明显的细胞因子表达和细胞死亡。同时，用羟基脲诱导内源单链DNA的累积也可以观察到细胞因子的表达上调。提示细胞内的单链DNA具有天然免疫刺激能力。为了进一步找到单链DNA刺激免疫反应的分子模式，研究人员构建了短的单链DNA文库，并筛选到了14条高激活能力的单链DNA。通过对这些高激活单链DNA的序列分析和验证，研究人员发现，CGT核心基序决定了单链DNA免疫刺激能力的强弱。重要的是，这类CGT核心基序在细菌和AAV2基因组中存在的比例很高，这也解释了为什么这类单链DNA会刺激起很强地天然免疫反应。

基于筛选到的单链DNA分子模式，研究人员建立了一套全基因组的CRISPR-Cas9筛选系统，并筛选到了Schlafen-11 (SLFN11) 可能是细胞内单链DNA的模式识别受体。随后，通过一系列的细胞和生化实验，研究人员发现SLFN11可以通过C端结构域直接与含有CGT核心基序的单链DNA结合。结合后的SLFN11从细胞核转位到细胞浆，通过N端RNase结构域切割2型tRNA，从而激活细胞因子表达并诱导了细胞死亡。由于小鼠没有SLFN11，为了验证单链DNA模式识别受体在体内的功能，研究人员鉴定到出Slfn9是鼠源的单链DNA模式识别受体，并构建了Slfn9的敲除小鼠。研究人员用单链DNA在小鼠体内完全复现了临床上发现的与AAV2关联的不明原因儿童肝炎的表型，而Slfn9的敲除小鼠几乎完全阻断了单链DNA免疫刺激导致的肝炎。同时，研究人员还证明了SLFN11/9是单链DNA核酸药物治疗肿瘤的关键靶点。

综上所述，这项研究发现单链DNA作为一种病原相关分子模式，可以激活其模式识别受体SLFN11，从而引发天然免疫反应，不仅填补了单链DNA模式识别受体的空白，还揭示了SLFN11作为ssDNA-activated RNase代表了一种全新的模式识别受体工作模式。同时，该研究也首次阐述了单链DNA可以诱导肝炎的产生，为临床上发现的AAV2与不明原因肝炎的相关性提供了因果关系的理论基础，并提示SLFN11是相关免疫疾病和肿瘤治疗的重要靶点。同期杂志邀请哈佛大学Jonathan Kagan教授撰写了评述：Waking the sleeping giant: Single stranded DNA binds Schlafen 11 to initiate innate immune responses。