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艾克发学术|令狐恩强团队提出ART治疗后PLWH肠道免疫新观点

2024-06-26

文献解析

非免疫应答者肠道黏膜免疫细胞滤泡/

记忆B细胞分化为浆细胞能力下降


2024年5月23日301第一医学中心消化内科主任医师令狐恩强团队Clin Transl Med.(IF=10.6)上发表题为“Landscape of gut mucosal immune cells showed gap of follicular or memory B cells into plasma cells in immunological non-responders”的研究论文。该论文针对ART治疗后的PLWH的肠道粘膜进行了免疫学的相关探究,采用结肠镜活检中获得白细胞共计54475个免疫细胞、血液及粪便样本,通过单细胞RNA测序(scRNA-seq)、mIHC、PCR、流式细胞术等方法进行整合分析。结果显示免疫无应答者(INRs)肠道IGKC+IgA+浆细胞的显著减少,而肠道IGKC+IgA+浆细胞的减少与滤泡/记忆B细胞向浆细胞分化的潜能降低密切相关。该研究结果为ART治疗后PLWH肠道免疫反应和肠道免疫恢复的病理研究奠定了基础。

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01
研究背景

胃肠道(GIT)是早期急性人体免疫缺陷病毒(HIV)感染可导致黏膜CD4+ T细胞广泛消耗的主要器官,这些细胞是该病毒的靶细胞。抗逆转录病毒治疗(ART)可促进HIV患者(PLWH)外周血CD4+ T细胞的逐渐恢复。在长期抗逆转录病毒治疗后恢复免疫功能的PLWH被定义为免疫应答者(IRs),但是也有10-40%的PLWH免疫无应答,被定义为免疫无应答者(INRs),之前有研究报道INRs也比IRs表现出更大程度的黏膜和血液CD4+ T细胞衰竭,并且由于INRs中的免疫系统不健全,GIT中的HIV仍有可能继续复制。目前没有关于ART治理后PLWH肠道黏膜组织的免疫系统的整体探究,仍然缺乏一个关于整体免疫细胞谱的整体观点,这使得很难深入了解肠道免疫发病机制及其与免疫恢复和临床结果的关系。所以为了解决这些问题,本文开展了来自接受ART治疗和HIV阴性对照的PLWH回盲黏膜组织的肠黏膜免疫细胞的研究。



02
研究内容

为了深入研究ART治疗的艾滋病毒感染患者的免疫情况,研究人员从5例HIV阴性对照(NCs)、9例免疫应答者(IRs)和3例免疫无应答者(INRs)的结肠镜活检中获得54475个白细胞进行scRNA-seq,mIHC进行验证,采用PCR方法扩增粪便样本中的16S rRNA序列,分析粪便微生物群。采用流式细胞术分析CD4+T细胞计数以及T细胞的激活。


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图1.研究方案设计(源自论文[1])


1、INRs肠道黏膜B细胞显著增加,而肠道浆细胞显著减少

研究人员鉴定了10个主要的细胞簇并分析了在IRs和INRs之间表现出不同的细胞富集模式的免疫细胞簇,经研究结果表明B细胞大量存在于INRs的肠黏膜组织中,而浆细胞在NCs和IRs的肠黏膜组织中表现出优先富集。肠道浆细胞的数量与CD4+T细胞呈正相关,和CD4、CD8的比值呈正相关,B细胞数量与CD4+T细胞呈反比,综上INRs肠道黏膜B细胞显著增加,而肠道浆细胞显著减少。

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图2.NCs、IRs和INRs的肠道组织的研究设计和单细胞转录组图(源自论文[1])

2、INRs中肠道滤泡B细胞和记忆B细胞富集

由于发现了INRs中B细胞的富集,所以接下来进一步对肠道B细胞、浆细胞的7个亚群进行了分析。经研究发现与IRs和NCs相比,INRs中4个肠道B细胞亚群在细胞中表现出优先富集,特别是滤泡B细胞和记忆B细胞表现出了显著的富集,并且INRs中的IGLC2+IgA+和IGKC+IgA+浆细胞明显减少。同时mIHC方法验证得出B细胞(CD19+)升高,浆细胞(IgA+)含量下降。综上,INRs中肠道滤泡B细胞和记忆B细胞显著增加,而IgA+ 浆细胞明显减少。

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图3.NCs、IRs和INRs的肠道组织中B细胞和浆细胞簇的亚群聚类(源自论文[1])

3、INRs肠道滤泡或记忆性B细胞分化为浆细胞的潜力降低

由于在IRs和INRs的滤泡B细胞和记忆B细胞中发现了显著差异,所以有必要进一步分析来确定肠道浆细胞的减少是否与这些患者的B细胞分化水平有关,经研究发现在IRs和INRs之间的28个滤泡B细胞和记忆B细胞的DEGs发生了显著变化,并且在IRs中B细胞向浆细胞分化的关键转录因子XBP1高表达、XBP1转录因子和IgA+浆细胞成正比。综合来看在INRs中,滤泡或记忆B细胞分化为浆细胞的潜能下降。

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图4.INRs中滤泡/记忆B细胞分化为浆细胞的研究(源自论文[1])

4、INRs中记忆B细胞/Tfh细胞中CD74/MIF和CD74/COPA的表达降低

由于Tfh和B细胞之间的相互作用在B细胞向浆细胞分化中扮演很重要的作用,所以研究者比较了NCs、IRs和INRs中的这些相互作用,分析结果显示,与NCs和IRs相比,INRs中CD74/MIF和CD74/COPA在记忆B/Tfh细胞中的相互作用较低。并且研究者也通过mIHC染色对IRs患者的肠道组织切片进行了验证,证实了Tfh细胞(CD4+CXCR5+)与表达CD74的记忆B细胞(CD19+IgD-)空间相邻的关系。

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图5.Tfh与滤泡/记忆B细胞之间的相互作用(源自论文[1])

mIHC实验由艾克发生物团队提供相应技术支持,设计Panel 1(IgACD138DAPI)和Panel 2(CD4,CXCR5,CD19,CD74,DAPI),利用艾克发生物的全自动染色机Alpha Painter X30及多靶点免疫组化染色试剂盒AlphaTSA Multiplex IHC Kit (cat# AXT36100041),直观检测显示不同标记物的共表达情况。

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03
总结

本研究通过scRNA-seq及mIHC等方法揭示了经过ART治疗后INRs中PLWH肠道IGKC+IgA+浆细胞显著降低,以及IGKC+IgA+浆细胞减少与滤泡/记忆B细胞分化为浆细胞的潜能降低密切相关。本研究是第一个在单细胞分辨率下接受ART治疗的PLWH中肠道黏膜免疫细胞landscape的研究,为ART PLWH的肠道免疫反应和肠道免疫恢复的病理特征提供了见解。




艾克发生物Multiplex IHC全自动染色解决方案   

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现艾克发生物的全自动染色机已全新升级为AlphaXPainter® X48


关于艾克发生物

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艾克发生物成立于2018年,总部位于北京,核心团队成员均毕业于国内外著名高校,具备丰富的空间及功能组学产品开发和临床转化经验。

02
作为一家专业从事空间/功能多组学的临床转化及应用,致力于推动中国个性化精准医疗的高科技企业,艾克发生物始终致力于通过新型免疫检测技术为患者提供个性化精准诊断、药物疗效及预后监测手段。
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公司围绕着单细胞蛋白质组学(单细胞空间蛋白组学和单细胞功能蛋白组学)开展相关研发工作,涵盖临床全样本类型(包括组织样本和血液、体液样本)。公司已获得数十项发明专利,AlphaXTSA®7色试剂盒产品已于2022年7月成为国内首个获得 IVD 认证的产品,并陆续有更多产品获得IVD认证。
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现已获得国家高新技术企业、北京市“专精特新”中小企业认定、中关村高新技术企业、“ISO 9001”质量管理体系认证、“ISO 13485”质量管理体系认证、GMP体系认证、知识产权质量体系认证、知识产权试点单位等资质荣誉。
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创新点亮生命之光——创新的技术和产品促进中国精准医疗技术的发展和进步,是公司的愿景和使命。
参考文献:

[1]Wang Z,Zhen C,Guo X,et al.Landscape of gut mucosal immune cells showed gap of follicular or memory B cells into plasma cells in immunological non-responders.Clin Transl Med.2024;14:e1699.https://doi.org/10.1002/ctm2.1699


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