2025年9月，来自浙江大学良渚实验室、国家肾脏疾病临床医学研究中心与浙江大学生命科学研究院的研究团队，由刘志红院士、俞晓敏研究员与周青教授联合领衔，在国际顶级期刊 Nature（IF=48.5）在线发表题为Loss-of-function mutations in PLD4 lead to systemic lupus erythematosus的文章。该工作首次在人类中发现 PLD4 功能缺陷可直接导致系统性红斑狼疮（SLE），从单基因层面揭示了这一复杂免疫疾病的全新病理机制。这一发现不仅拓展了红斑狼疮的遗传学图谱，也为干扰素通路的靶向精准治疗提供了新的理论依据与临床方向。诺禾致源为该项目提供了单细胞测序服务。

研究背景

系统性红斑狼疮（SLE）是典型的自身免疫性疾病，其特征是免疫系统对自身核酸和核蛋白产生异常识别与反应，继而引发炎症和多器官损伤。以往的研究已发现30多个导致狼疮的致病基因，但其本身突变引起的人类疾病尚未可知。本研究首次证明了PLD4缺陷可为系统性红斑狼疮的直接致病因素。

研究思路

主要结论

1.患者谱系与突变蛋白结构功能预测

研究团队在五名表现为红斑狼疮性肾炎的患者中发现PLD4双等位突变，且突变位点在结构上位于催化结构域。结构建模显示，不同突变均可破坏PLD4与底物核酸的结合或氢键网络，或可导致其酶活性完全丧失。

图1 5名SLE患者双等位基因PLD4变异的鉴定

2.转录组分析揭示 I型干扰素通路在患者中的显著增强

随后，研究人员通过对患者（P1，P2）以健康对照的外周血单个核细胞（PBMC）进行RNA测序发现，患者PBMC表现出典型的高干扰素转录谱。RNA-seq显示IFNα响应、IFNγ响应和TNF–NFκB信号显著富集；与炎症信号通路相关，尤其是位于I型干扰素通路的基因在患者群体中被显著激活。流式检测进一步表明p-STAT1和p-STAT2磷酸化水平升高，提示JAK–STAT通路持续活化。

图2 RNAseq提示患者炎症信号通路的显著上调

3.单细胞转录组分析揭示 I型干扰素通路与DCs高度关联

scRNA-seq通过对外周血单个核细胞进行转录组分析，可在细胞类型水平揭示基因表达差异。为进一步确认病理起点，研究团队对患者和健康对照的PBMC进行了单细胞RNA测序分析。研究发现，相较于NF-κB通路相关的基因在患者样本的大多数细胞中普遍高表达，I型干扰素通路相关的基因（如IFIT2、OAS2、IFI44、IFI44L）主要富集在表达PLD4的细胞群中，即树突状细胞（DCs）和单核细胞（monocytes）。TLR7、TLR9、TRAF6、IRAK1和IRAK4等TLR信号通路相关分子在这些细胞群中同步增强。此外，参与I型干扰素通路的基因在患者P1和P2的B细胞中也被异常激活。

图3 scRNA-seq揭示I型干扰素与PLD4的潜在联系

单细胞转录组学提供了直接证据，说明了PLD4缺陷的信号失衡与干扰素通路存在的潜在关联，并富集于先天免疫相关细胞。

4.PLD4突变表现为活性丧失并导致下游TLR通路激活

通过ssDNA/ssRNA降解实验，研究者发现PLD4缺陷会损害其核酸外切酶活性。PLD4活性缺失后TLR9信号被解禁且相较于其他SLE患者PLD4突变患者对TLR9激动剂CpG-DNA表现出更强的炎症应答。通过探究cGAS-STING通路，引入PLD4敲除细胞系和使用STING 特异性抑制剂，研究人员发现突变带来的I型干扰素信号激活可被STING 特异性抑制剂挽救。

图4 突变损害PLD4核酸外切酶活性，导致I型干扰素信号激活异常

5.小鼠模型验证PLD4缺陷致自身免疫机制

为验证因果关系，研究团队构建了Pld4全身敲除小鼠模型。Pld4?/?小鼠表现出典型的自身免疫表型。通过对小鼠的肾脏进行scRNA-seq分析，实验人员发现浸润中免疫细胞的比例大幅上升且Ifi27、Isg15、Ddx58等干扰素相关基因在免疫细胞及肾小球细胞中普遍上调。这一单细胞证据与人源数据形成完美对应。混合骨髓嵌合实验表明，只有携带Pld4基因缺陷的造血细胞才能导致pDCs和浆细胞的过度扩增，提示pDC和浆细胞在PLD4缺陷引发的SLE中发挥了核心作用。

图5 小鼠Pld4缺乏导致自身免疫以及pDC和浆细胞的细胞内在扩增

6.临床药物JAK抑制剂Baricitinib可挽救PLD4缺陷SLE的表型

为进一步探讨这一机制的潜在靶点，研究者在动物和患者细胞中应用JAK抑制剂Baricitinib：该药物能有效抑制JAK–STAT介导的I型干扰素信号。结果表明，通过干预干扰素通路可以有效逆转PLD4缺陷驱动的炎症环路，为靶向治疗提供了直接证据。

总结

本研究围绕PLD4功能缺失与系统性红斑狼疮之间的因果关联，构建了完整的跨尺度技术路径。通过引入单细胞RNA测序（scRNA-seq），精准定位病理信号在树突状细胞（特别是pDC）和单核细胞中的富集，清晰展示不同免疫细胞亚群的应答特征。结合PLD4敲除细胞系和小鼠模型实现疾病机制的跨物种验证，成功定义了一种全新的单基因型的SLE亚型。

图6 参考研究机制图