JCI丨单细胞和空间多组学研究揭示干扰素-g通路在肛周瘘管性克罗恩病中过度激活

高达 40% 的克罗恩病 (CD) 患者 遭受 肛周瘘管性 克罗恩病 (PCD) 的折磨 ，且 具有显著的治疗耐药性。 PCD 的病因尚不清楚， 严重 阻碍了临床前模型和有效疗法的开发 。 我们 利用多组学方法，包括单细胞转录组学 ( scRNA -seq) 、 质谱流式细胞术 ( CyTOF ) 和 空间转录组学 对 PCD 、不伴肛周疾病的 克罗恩病 (NPCD) 以及特发性 / 隐窝腺性肛周瘘 (IPF) 进行了 研究。

近日，J Clin Invest杂志发表了题为：Hyperactivated Interferon-gamma Pathways in Perianal Fistulizing Crohn’s Disease by Single-Cell and Spatial Multi-omics的研究论文，该论文利用单细胞和空间多组学，揭示了干扰素-g通路在肛周瘘管性克罗恩病中过度激活。

单细胞通路分析确定 干扰素 - g （ IFN- g ） 和 肿瘤坏死因子 - a （ TNF- a ） 信号是 PCD 瘘管 活检样本 中的主要激活通路。 相比于 IP F 样本， PCD 瘘管的主要细胞群中存在高活化的 IFN- g 反应基因，包括 JAK 和 STAT1 。转录组数据通过 免疫组织化学 验证，显示 PCD 中的 IFN- g 和磷酸化 STAT1 显著 增加。通过分析直肠 、 结肠和回肠末端 样本 的 scRNA -seq 数据集，我们发现与 NPCD 相比， PCD 肠道所有三个位置的 IFN- g 和 TNF- a 通路均上调。因此， PCD 具有 瘘管和肠粘膜中的 IFN- g 反应 均 明显 增强 的特点 。直肠上皮细胞分析也发现，与 NPCD 相比， PCD 中 IFN- g 、 TNF- a 和 上皮间质转化 （ EMT ） 通路增高且显著 正 相关。与 IPF 相比， PCD 瘘管中基质细胞的细胞外基质组织化和内皮细胞的细胞粘附增加。 同时， 无偏向性的配体 - 受体分析 也 揭示了已知驱动炎症和 EMT 富集对 存在 于 PCD 的 活检样本 中 。

此外， 分泌 IFN- g 的 辅助性 T 细胞 17 （ Th17 ） 和 调节性 T 细胞 （ Treg ） 在 PCD 中显著富集。产生 IFN- g 的 Th17 细胞代表 一个 致病性抗原诱导状态（致病性 Th17 ），这可能是激活 IFN- g 反应的 病理 基础。 PCD 髓系细胞过表达 NLRP3 、 AREG 和 IFN- g 诱导的 CXCL9/10 。在 PCD 中， 细菌 脂多糖 （ LPS ） 的信号传导 在 NLRP3+AREG+ 细胞（或 LPS_ 髓系细胞 ）和整个髓系细胞中上调。配体 - 受体分析进一步揭示了多种髓系来源的趋化因子 / 细胞因子可激活 Th17 细胞。此外， CyTOF 数据 也 揭示了 IFN- g 信号传导的特征，并确立了 LPS_ 髓系细胞是瘘管、瘘口和直肠中 PCD 微环境的标志。

空间转录组学 对 IPF 和 PCD 瘘管 样本 的分析 产生了 6 个空间相关的簇 。其 中瘘管内壁上皮细胞主要映射到 IFNGR+TNFR+ 、 IFNG/TNF 反应性结肠细胞，进一步支持 IFN- g 和 TNF- a 信号在瘘管形成中的作用。 LPS_ 髓系细胞 普遍存在于 PCD 瘘管相邻点，表明它们与瘘管中微生物 的 相互作用 ；同时致病性 Th17 细胞 与 LPS_ 髓系细胞 紧密共定位。

最后， 利用独立的 多中心 SPARC-IBD 批量 RNA 测序数据 ，我们 验证了 上面 单细胞 组学的 发现。 现有的 PCD 药物疗法 （例如抗 TNF 和 upadacitinib ）主要通过 管腔性克罗恩病 的注册试验获得批准；它们 疗效有限 ，并且在大多数情况下无法治愈瘘管。 因此， IFN- g 拮抗剂的治疗潜力值得使用 新 的 PCD 动物 模型进行 探索 。

原文链接：https://www.jci.org/articles/view/193413

制版人：十一

BioArt

Med

Plants

人才招聘

学术合作组织

（*排名不分先后）

战略合作伙伴

（*排名不分先后）

转载须知

【非原创文章】本文著作权归文章作者所有，欢迎个人转发分享，未经作者的允许禁止转载，作者拥有所有法定权利，违者必究。