靶向細胞因子自身免疫性疾病藥物開發(fā)

隨著對自身免疫病和炎癥性疾病發(fā)病機制的深入研究,，有越來越多的新靶點被發(fā)現(xiàn)，如內體/溶酶體相關蛋白,、microRNA,，而細胞因子毫無疑問占據(jù)非常重要的地位，經典的自身免疫病和炎癥相關靶點通路以TNF,、IL-17/IL-23,、IL-4/IL-13等為代表。此外還有如IL-1β,、IL-5,、IL-36、IL-39等均可能成為某些自身免疫病的干預靶點,。如治療哮喘的生物制劑中,，Mepolizumab（美泊利單抗）和Reslizumab（瑞替珠單抗）是抗IL -5抗體,。Benralizumab（貝那利珠單抗）結合IL-5受體α的α鏈。Dupilumab（度普利尤單抗）結合到IL-4R的α亞基。

治療哮喘的抗體藥作用機制

圖片來自Allergy. 2020Jul;75(7):1582-1605.

更好地了解自身免疫病的發(fā)病機理,，以及在這些疾病中發(fā)揮關鍵作用的特定細胞因子模式，有助于我們設計靶向治療策略,。

借助IsoPlexis單細胞分泌蛋白組技術,，可以對分泌細胞因子的各種免疫細胞，在單細胞水平上的分子作用機制進行更深入的探索,，挖掘各種自身免疫疾病在發(fā)病,、疾病進展和緩解過程中的細胞和分子機制變化，為藥物開發(fā)提供強有力的依據(jù),，同時可也幫助發(fā)現(xiàn)新的生物標志物,，為開發(fā)自免病療法保駕護航。

圖示IsoPlexis單細胞功能蛋白組技術檢測原理

IsoPlexis單細胞分泌蛋白組技術

IsoPlexis單細胞分泌蛋白組技術,，實現(xiàn)在單細胞水平對免疫細胞分泌的多達32種細胞因子進行分析,，找到在免疫應答反應中具有作戰(zhàn)能力的“超級英雄細胞”。

通過“細胞多功能指數(shù)（PSI）”更地分析免疫細胞的綜合功能,，以加深對免疫相關疾病的作用機制研究,，推進免疫相關療法的開發(fā)，用于腫瘤,、抗感染,、自身免疫病等領域。

在多種自身免疫性疾病研究中,，常常發(fā)現(xiàn)病人體內存在各種類型的多功能免疫細胞（T細胞,、單核細胞等），多功能T細胞是指能同時分泌兩種及以上細胞因子的細胞,，它們往往比單功能細胞（只分泌一種細胞因子）介導更強烈的免疫反應,，從而與自身免疫病的發(fā)生或進展密切相關。

嚴控強制捕撈

“多功能細胞”在自身免疫性疾病中的作用

美國康涅狄格州三一學院（Trinity College）分子風濕病學系的Ursula Fearon教授研究團隊2022年在Annals of the Rheumatic Diseases 期刊（影響因子：19.103）發(fā)表以下文章,，探討類風濕性關節(jié)炎 (RA),、高危個體 (IAR) 和健康對照 (HC) 人群中滑膜組織活檢中的致病性和保護性多功能T細胞反應，并確定在臨床炎癥發(fā)展之前在RA關節(jié)中富集的新的致病性多功能T細胞群的存在,。

研究方法：

對來自風濕性關節(jié)炎（RA,，n=118）,、高危個體（IAR，n=20）和健康人（HC,，n=44）的滑膜活檢樣本進行單細胞多組學分析,，包括RNAseq和流式細胞分析。

研究結果：

1.在RA患者滑膜組織中,，Tfh細胞可塑性增加,，CD4 T細胞多功能性增強，Treg細胞記憶反應增強,。

2. 滑膜組織RNAseq分析顯示,，T細胞激活和分化途徑的富集早于RA疾病前發(fā)生。

3. 在IAR和RA患者的滑膜組織中,，由IL-4和GM-CSF主導的潛在保護性多功能性CD4 T細胞反應向致病性多功能性T細胞反應轉變明顯,。

4. 聚類分析顯示，高度多功能性CD4+ CD8dim T細胞在IAR和RA中累積,，而在健康人滑膜組織中沒有,。CD4+ CD8dim T細胞顯示氧化磷酸化利用增加，這是代謝啟動的記憶T細胞的特征,?；D4+ CD8dim T細胞頻率與RA疾病活性相關。

研究結論：

從潛在保護性T細胞轉變?yōu)橹虏⌒訲細胞多功能性早于RA臨床炎癥的發(fā)作,，為RA的治療干預提供了機會,。

克羅恩病

克羅恩病是炎癥性腸病的一種，屬于原因不明的腸道炎癥性疾病,，是多種因素引起易感人群的自身免疫反應,。由于克羅恩病的病因尚未明確，所以疾病仍然難以攻克,。研究疾病的發(fā)病機制,，能夠讓醫(yī)療人員有針對的制定相關的治療方案，對于病人的治療非常關鍵,。

來自加州大學洛杉磯分校大衛(wèi)·格芬醫(yī)學院的Jonathan Braun教授研究團隊探討了NK細胞多功能性在克羅恩病中的作用,，研究成果“Human Natural Killer Cells Licensed by KIR Genes Have an AlteredCytokine Program That Modifies CD4+ T Cell Function”發(fā)表在Journal of Immunology期刊上。

研究方法：

作者采用微流控單細胞條形碼芯片（SCBC）在單細胞水平評估單個NK細胞的細胞因子分泌譜,，分析了數(shù)千個NK單細胞和分泌的多種蛋白,，以研究NK細胞的多功能性，及在不同疾病條件下介導的保護性和炎性免疫反應異質性,。

研究結果：

1. NK細胞“許可”（licensing）由宿主基因組中KIR2DL3和純合子HLA-C1的存在決定,，導致NK細胞的細胞因子重編程，并促進CD4+ T細胞活化和體外Th17分化,。

2. 單細胞微流控蛋白組分析表明,，“經許可”的NK細胞比“未許可”的NK細胞具有更高的多功能性,，表現(xiàn)為更傾向于產生促炎細胞因子，包括IFN-γ,、TNF-α,、CCL-5和巨噬細胞炎癥蛋白(MIP)-1β的產生。

3. “經許可”NK細胞產生的細胞因子增加了CD4+ T細胞的增殖和IL-17A/IL-22的產生,。抗體阻斷實驗表明IFN-γ,、TNF-α和IL-6在增強T細胞增殖反應中起主要作用,。

研究結論：

由KIR2DL2/3和HLA-C1介導的“NK許可”誘導了一種新的NK細胞因子程序，增強NK細胞多功能性,，并可激活誘導促炎CD4+ T細胞,，從而為KIR相關的克羅恩腸病等慢性炎癥疾病的易感性提供了一種新的生物學機制可能性。

多發(fā)性硬化

多發(fā)性硬化（multiple sclerosis,，MS）是以中樞神經系統(tǒng)白質炎性脫髓鞘病變?yōu)橹饕攸c的自身免疫病,，病因和發(fā)病機制至今尚未明確。既往對MS的研究重點主要集中適應性免疫在MS發(fā)病機制和治療中的作用,，而關于天然免疫在MS中的作用的文獻相對較少,。

來自美國康涅狄格大學免疫學和醫(yī)學系的R. B. Clark研究團隊探討了天然免疫在多發(fā)性硬化發(fā)病中的作用機制，發(fā)表題為“Enhanced TLR2 responses in multiple sclerosis”的文章,。

研究結果：

1. 在MS病人體內可能缺乏微生物誘導的天然免疫調節(jié)功能,，導致對TLR2反應增強，從而在疾病的發(fā)病機制中發(fā)揮作用,。

2. MS對TLR2的反應增強主要來自單核細胞,，在MS病人外周血單核細胞的多功能性及多功能指數(shù)（PSI）顯著高于健康對照者，起主要作用的細胞因子是IL-8,。PSI可作為判斷MS病人的一個潛力檢測指標,。

3. 在治療后，單核細胞的多功能性顯著下調,，提示PSI有可能作為預測MS治療反應的一個指標,。

研究結論：

單細胞分泌蛋白組技術幫助研究人員深入解析單個免疫細胞的功能表型和評估免疫功能狀態(tài)，為進一步揭示MS疾病的細胞作用機制和治療提供一個有潛力的生物標志物,。

系統(tǒng)性紅斑狼瘡

系統(tǒng)性紅斑狼瘡（SLE）是一種多發(fā)于青年女性的累及多臟器的自身免疫性和炎性結締組織病,，本病病因至今尚未肯定，其發(fā)病可能與遺傳,、內分泌,、感染、免疫異常和一些環(huán)境因素有關,。近年來研究發(fā)現(xiàn)濾泡輔助性T（Tfh）細胞在B細胞分化為漿細胞分泌免疫球蛋白過程中發(fā)揮關鍵作用,，在SLE小鼠模型或SLE患者體內都可觀察到Tfh細胞的異常擴增,。以Tfh細胞為新的治療靶點可能成為治療包括SLE在內的自身免疫性疾病的重要方法。

研究結果：

1. 比較不同T細胞亞群細胞的功能特性：Na?ve T細胞,，中央記憶性T細胞（Tcm）,，和濾泡輔助性T細胞（Tfh），有助于發(fā)現(xiàn)在系統(tǒng)性紅斑狼瘡發(fā)病中發(fā)揮關鍵作用的細胞亞群和作用機制,。

2. 在系統(tǒng)性紅斑狼瘡病人中可見多功能性T細胞增多,，其中產生B細胞輔助因子IL-21和效應因子IL-2、IFN-γ和TNF-α分泌水平增高,。

研究結論：

在系統(tǒng)性紅斑狼瘡病人身上,，Tfh細胞的多功能性（IL-21+ IL-2+ IFN-γ+ TNF-α+）顯著增強，從而可能通過影響B(tài)細胞功能而誘導疾病發(fā)生,。

靶向細胞因子自身免疫性疾病藥物開發(fā)

不論是流式細胞分析,，還是EliSpot技術，在檢測分泌細胞因子的多功能細胞時往往一次只能檢測3-5種細胞因子,，而無法進行更廣泛,、更深入的研究。

利用IsoPlexis單細胞分泌蛋白組技術,，結合IsoCode Human Inflammation單細胞芯片,，可對分泌不同細胞因子的T細胞亞群（Th1、Th2,、Th17,、調節(jié)性T細胞、細胞毒性T細胞等）在單細胞水平進行更的綜合性分析,，一次分析多達32種細胞因子,，便于：

★ 評估疾病不同階段病人體內的免疫狀態(tài)，并為早期干預提供可能

★ 發(fā)現(xiàn)以往因為技術局限而無法觸及的新發(fā)現(xiàn),，推進醫(yī)學發(fā)展

★ 為自身免疫性疾病的藥物開發(fā)提供堅實的基礎,，發(fā)現(xiàn)新靶點和生物標志物

IsoCode Human Inflammation芯片可檢測細胞因子種類