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背靠背:两篇Cell文章揭示自身免疫疾病诊断研究新进展

背靠背:两篇Cell文章揭示自身免疫疾病诊断研究新进展

  • 分类:华盈视角
  • 作者:小高
  • 来源:华盈生物公众号

【概要描述】自身免疫疾病是严重危害人类健康的免疫功能紊乱性疾病,多数自身免疫病均伴有特征性的自身抗体,因此,自身抗体检测已成为诊断自身免疫性疾病的重要手段。

背靠背:两篇Cell文章揭示自身免疫疾病诊断研究新进展

【概要描述】自身免疫疾病是严重危害人类健康的免疫功能紊乱性疾病,多数自身免疫病均伴有特征性的自身抗体,因此,自身抗体检测已成为诊断自身免疫性疾病的重要手段。

  • 分类:华盈视角
  • 作者:小高
  • 来源:华盈生物公众号
  • 发布时间:2021-11-23 13:37
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自身免疫疾病是严重危害人类健康的免疫功能紊乱性疾病,多数自身免疫病均伴有特征性的自身抗体,因此,自身抗体检测已成为诊断自身免疫性疾病的重要手段。但是,由于检测的灵敏度及检测通量的限制,临床仍出现漏诊情况,且目前很多临床表现相似的疾病,如儿童多系统炎症综合症(MIS-C)、新冠肺炎(COVID-19)、川崎病(KD,Kawasaki disease)的很多新的自身抗体尚未发现。

此次华盈视角为大家解析了2020年11月12日发表在Cell(IF:41.582)上的2篇“背靠背”文章,研究均采用人类蛋白质组芯片发现MIS-C的自身抗体特征,希望能为大家开展自身免疫疾病的标志物提供一定的参考。

|   案例一:儿童多系统炎症综合征和COVID-19的自身抗体研究

MIS-C是与COVID-19感染相关的并发症,其与COVID-19患者临床表现相似,但免疫学特征差异尚不清楚。该研究纳入的人群包括:MIS-C患者(N=9)及恢复期患者(N=2)、儿童COVID-19患者(N=6)及恢复期患者(2)、青年COVID-19患者(N=4)及恢复期患者(N=2)、健康儿童(N=4),研究者首先检测了92种血浆细胞因子表达,通过层次聚类和PCA分析发现MIS-C,COVID-19和健康样本可以分别聚集在一起,其中趋化因子(CXCL5、CXCL11、CXCL1和CXCL6)和细胞因子(IL-17A、CD40和IL-6)可以将MIS-C患者与儿童COVID-19 患者区分开(图1A、B)。接下来,研究人员入组了9名MIS-C患者,5名健康儿童和7名青年COVID-19患者,通过质谱流式进行外周血免疫表型分析,虽然整体上3组之间具有相似的亚群分布(图1C),但某些特定免疫细胞类型(如CD4+T细胞)的比例发生了显著改变(图1D)。结果表明MIS-C患者与儿童COVID-19患者在细胞因子表达和免疫细胞亚群类型比例方面均存在显著的差别。

 

 

图1.MIS-C和COVID-19、健康对照的细胞因子与细胞亚型差异

随后,研究人员采用人类蛋白质组芯片对MIS-C(N=9)和健康对照(N=4)的血浆进行自身抗体检测,发现了189个IgG自身抗体和108个IgA自身抗体发生了显著变化。其中一些已知的的疾病自身抗体,例如抗-La(系统性红斑狼疮和干燥综合征的特征性自身抗原)和抗-Jo-1(特发性炎症性肌病的特征)在MIS-C患者中显著升高,表明MIS-C可能与经典的自身免疫性疾病有一些共同的病理生理学(图2)。最重要的是人类蛋白质组芯片发现了很多没有被记录过与自身免疫性疾病有关联的自身抗体,对应抗原呈现了多种组织特异性的表达,例如内皮和心脏组织中特异性表达的抗原P2RX4、ECE1和MMP14,以及胃肠道特异表达的抗原MUC15、TSPAN13和SH3BP1。这些结果表明了MIS-C患者与儿童COVID-19患者存在不同的自身抗体反应,后续如能在大样本中验证,或许可以作为MIS-C诊断的标志物。

 

 

图2.MIS-C和健康对照的自身抗体差异

|   案例二:儿童多系统炎症综合征和川崎病的自身抗体研究

除了COVID-19,MIS-C还与川崎病有着相似的临床表现,为了研究三者间的炎症和自身抗体差异,该研究首先纳入了13名MIS-C、41名儿童COVID-19患者、28名川崎病儿童和19名健康儿童,研究者检测了180种血浆细胞因子表达,结果发现MIS-C、儿童COVID-19患者、川崎病儿童的细胞因子(IL-6、IL-17A等)存在显著差异,PCA分析揭示三者之间存在明显区别(图3A、B)。为了更好地了解这三种疾病的差异,研究人员通过流式细胞术评估了外周单核细胞表型,与COVID-19相比,高炎症MIS-C患者和川崎病患者的总T细胞比例均较低,并且发现了MIS-C和川崎病之间存在明显差异的T细胞亚群(图3C、D)。这些结果说明了MIS-C患者、儿童COVID-19患者、川崎病患者三者在细胞因子表达和免疫细胞亚群类型比例方面均存在显著的差别。

 

 

图3. MIS-C和COVID-19、川崎病、健康对照的细胞因子与细胞亚型差异

随后,研究人员入组了12名MIS-C、28名川崎病儿童、5名儿童COVID-19患者以及11名健康 儿童,采用人类蛋白质组芯片对收集的血浆样本进行自身抗体检测,发现了很多MIS-C与其他三组差异的自身抗体,之后研究者按照差异倍数进行了排序,通过GSEA分析了鉴定到的抗原富集的GO条目,最后进行交集分析(图4A),发现了26个共同的GO条目,这些GO过程涉及淋巴细胞活化过程、磷酸化信号通路和心脏发育(图4B)。因为心肌炎和心功能受损是 MIS-C 临床表现的标志,GSEA结果也表明了心脏发育过程与MIS-C的自身抗体信号呈现正相关(图4C),于是研究者检测了富集到此生物学过程中的一个非常重要的自身抗体内皮糖蛋白Endoglin的自身抗体,ELISA结果验证了MIS-C患者的anti-Endoglin水平高于健康对照(图4D),并且MIS-C患者血浆中Endoglin蛋白水平也显著高于健康者和COVID-19患者(图4E),Endoglin与内皮损伤相关,因此anti-Endoglin或许可以作为监测这些患者内皮损伤的生物标志物。此外,在其他富集的GO条目中大多数涉及信号转导,特别是通过酪氨酸和丝氨酸残基的磷酸化转导信号(图4B),于是研究者也通过ELISA检测了几个相关蛋白的表达,结果发现了CSNK家族蛋白和MAP2K2在MIS-C患者中显著升高(图4F)。这些结果表明MIS-C患者与儿童COVID-19患者、川崎病儿童在存在不同的自身抗体反应,这些自身抗体与内皮损伤及磷酸化信号通路激活密切相关,或许可以作为诊断 MIS-C的自身抗体标志物。

 

 

图4.MIS-C和COVID-19、川崎病、健康对照的自身抗体差异

我们可以看到,两篇文章均分析了MIS-C和COVID-19患者的免疫学方面的差异,而自身抗体检测在两篇文章里面压轴出场,起到点睛之笔的作用。机体针对自身抗原产生大量自身抗体后引起的慢性疾病,检测患者体内特异性的自身抗体用以诊断和发病机理研究有着巨大的价值。近年来,随着抗体筛选技术的应用,越来越多的自身抗体被发现,应用范围除自身免疫性疾病外,已拓展至消化、生殖及肿瘤等领域。华盈生物提供的HuProtTM 20K作为一款高通量的人类蛋白质芯片,是自身抗体筛选的利器,将极大的加速您的科研进程。

上述两项研究有着相同的思路(华盈生物提供HuProt 20K人类蛋白质组芯片检测服务):

 

|   相关文献

1.Gruber C N , Patel R S , Trachtman R , et al. Mapping Systemic Inflammation and Antibody Responses in Multisystem Inflammatory Syndrome in Children (MIS-C)[J]. Cell, 2020, 183(4):982-995.e14.

2.Consiglio C R , Cotugno N , Sardh F , et al. The Immunology of Multisystem Inflammatory Syndrome in Children with COVID-19[J]. Cell, 2020, 183(4):968-981.e14.

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