類風濕性關節炎（Rheumatoid Arthritis, RA）是一種慢性、系統性自身免疫疾病，主要影響關節，但也可以對身體其他部分造成影響。在當前醫學研究和臨床實踐中，了解RA的病理機制對于開發新的治療方法至關重要，尤其在緩解疾病加重和防止關節破壞方面。
2024年11月1日中山大學第一附屬醫院關節外科盛璞義教授、張紫機主任醫師與精準醫學研究院彭穗教授團隊在風濕病學領域頂級期刊Annals of the rheumatic diseases（IF=20.3）上發表題為“ITGA5+ synovial fibroblasts orchestrate proinflammatory niche formation by remodelling the local immune microenvironment in rheumatoid arthritis”的研究論文[1]。該研究旨在全面評估RA患者滑膜組織中滑膜成纖維細胞（Fbs）的表型異質性和其在炎癥反應中的作用，為RA的診斷和治療提供了新的靶點和策略。研究者通過單細胞RNA測序（scRNA-seq）和空間轉錄組學（ST），繪制了RA和骨關節炎（OA）患者的滑膜組織細胞聚類，分析了19名患者的樣本，其中15名為不同疾病活動狀態的RA患者（9名活動期患者和6名緩解期患者）及4名OA患者，共計169,797個細胞。經研究發現，滑膜中存在多個細胞亞簇，包括不同類型的Fbs、巨噬細胞、樹突狀細胞以及T、B淋巴細胞等。特定的Fbs和髓系細胞在活躍期RA患者中顯著增加，而在緩解期RA患者中則以其他亞型Fbs和內皮細胞為主，這表明細胞組成與疾病狀態存在關聯。
圖1.OA和RA患者滑膜組織單細胞圖譜（源自論文[1]）
該研究揭示了滑膜Fbs亞群的顯著異質性，識別出九個獨特亞群：PRG4+滑膜上皮Fbs和THY1+滑膜下皮Fbs，反映了滑膜組織的復雜性；CLIC5+PlRG4+Fbs表達CRATC1、TSPAN15和CD55等關鍵基因，表明其在維持細胞外基質完整性中發揮關鍵作用；MMP3+VCAM1+Fbs與活化的滑膜上皮Fbs相似，尤其受年齡相關B細胞影響，參與免疫相互作用和滑膜炎癥；其他高表達的滑膜上皮Fbs如CSN1S1、MT1X和AMTN則顯示出多樣的功能；HLA-DRAhiFbs可能通過上調主要組織相容性復合體Ⅱ類分子參與適應性免疫反應，而DPP4+PI16+CD34+Fbs被認為是各種Fbs的基質前體；此外還發現了一個新型的ITGA5+Fbs亞群，其轉錄特征與發育、代謝、血管生成及免疫調節相關，在活躍期RA患者中的比例顯著增加，表明其可能在調節軟骨發育和炎癥反應方面具有潛在的治療作用。
圖2.OA、緩解期/活動期RA患者滑膜組織中的不同成纖維細胞群（源自論文[1]）
研究者采用多重免疫組化（mIHC）實驗發現在活動期RA患者中，ITGA5+PDPN+滑膜細胞的比例顯著增加，并且與疾病活動呈正相關。研究者通過流式實驗和去卷積分析，確認了ITGA5+Fbs在滑膜和外周血中的獨特轉錄組及其與疾病活動的關聯，特別是在淋巴型滑膜組織中顯著上調。ITGA5+Fbs在非應答者的淋巴型滑膜中也上調，并且其比例對難治性RA具有預測價值。這些發現表明ITGA5+Fbs可能與淋巴細胞相關，且在活動期RA中發揮重要作用，并可能成為難治性RA的潛在治療靶點。
圖3.ITGA5+滑膜Fbs的鑒定及在大型隊列數據集中的驗證（源自論文[1]）
4.活動期和緩解期RA患者的不同滑膜Fbs分化譜系研究者探究了RA中Fbs的分化軌跡，重點關注了從DPP4+PI16+CD34+祖細胞起始的細胞分化過程，祖細胞逐漸分化為不同的Fbs亞群，包括ITGA5+Fbs（T1）、MMP3+VCAM1+Fbs（T2）和CLIC5+PRG4+ Fbs（T3），并且存在一個中間的 MMP2+VCAN+Fbs群體。在細胞分化的過程中，T1與膠原蛋白及細胞外基質（ECM）組分的增加相關，T2可能涉及Toll樣受體信號通路，而T3可能與細胞衰老相關的轉錄因子CUX1上調有關。
圖4.ITGA5+滑膜Fbs以及人滑膜Fbs細胞軌跡（源自論文[1]）
5.ITGA5+滑膜Fbs與CD4+PD1+T細胞的相互作用研究者還發現ITGA5+Fbs比例與促炎性髓系細胞和不同T淋巴細胞亞群呈正相關，提示Fbs在促炎微環境中發揮重要作用。研究者通過CellChat和CellPhoneDB分析發現活躍期RA中基質和免疫細胞間的配體-受體相互作用顯著上調，涉及破骨細胞激活、血管生成和Fbs增殖等過程。此外活躍期RA中Fbs和T細胞的相互作用顯著增強，尤其是Fbs與PD?1hiCXCL13hiTPHs（外周輔助T細胞）及PD?1hiCXCL13loTPHs細胞的相互作用。通過空間轉錄組分析進一步發現ITGA5+Fbs在淋巴細胞浸潤區域的富集，并與PD?1hiCXCL13hiTPHs顯著相關。
圖5.解析ITGA5+滑膜Fbs的相互作用以及活動期RA滑膜ITGA5+Fbs與T細胞之間相互作用增加（源自論文[1]）
6.ITGA5+Fbs可能通過TGF-β1信號通路誘導PD?1hiCXCL13hiTPHs細胞的分化在活躍期RA患者的滑膜組織中，PD?1hiCXCL13lo和PD?1hiCXCL13hi T細胞的比例顯著增加，后者表達CXCL13、IL21和MAF，并伴隨轉錄因子如FOXJ3、KLF8、SP1和CEBPA的上調。高表達的CXCL13可能通過CXCL13-CXCR5通路與B細胞相互作用。空間轉錄組數據表明，PD?1hiCXCL13hiT細胞與記憶B細胞在組織中位置鄰近。單細胞T細胞受體分析揭示PD?1hiCXCL13lo和PD?1hiCXCL13hiT細胞在活躍期RA患者中存在擴增的現象，軌跡分析顯示二者向T1和T2分化的路徑不同，且TGF-β信號通路的上調表明其在CD4+T細胞向PD?1hiCXCL13hiT細胞的分化中發揮關鍵作用。研究者通過mIHC實驗發現活躍期RA患者的CD4+PD?1hiT細胞比例高于緩解期患者，且CXCL13表達上調。ITGA5+滑膜Fbs聚集在CD4+PD?1+T細胞周圍，表明它們可能存在相互作用。研究者通過共培養實驗發現，ITGA5+滑膜Fbs分泌的TGF-β1能夠有效誘導初始CD4+T細胞向CD4+PD?1hiCXCL13hiT細胞分化。這些結果表明，ITGA5+滑膜Fbs通過分泌TGF-β1促進CD4+T細胞分化，進而維持促炎微環境。
圖6.緩解期和活動期RA滑膜中不同淋巴細胞亞群（源自論文[1]）
7.ITGA5+Fbs是RA滑膜炎癥和關節破壞的原因ITGA5+Fbs與RA滑膜炎癥和關節破壞密切相關。研究者假設ITGA5+Fbs能在促炎微環境中誘導初始CD4+T細胞轉化為PD-1hiCXCL13hiT細胞，并在關節炎早期發揮重要作用，通過建立膠原蛋白誘導關節炎DBA/1小鼠模型，分析了不同階段的CD45?CD31?PDPN+ITGA5+滑膜Fbs的比例及其表型，結果顯示，關節炎晚期的骨侵蝕和滑膜炎更為嚴重，而早期階段ITGA5+Fbs的比例上升，細胞因子（如CCL5、TNFSF11、MMP9和MMP13）表達增加，表現出免疫效應特征。研究者向小鼠關節內注射ITGA5+Fbs導致了更嚴重的炎癥反應和關節損傷，而TGF-β1注射也導致類似效果，CXCL13和PD?1hiCXCL13hiT細胞的表達在早期和晚期均上調，表明ITGA5+Fbs可能在TPHs聚集和分化中起關鍵作用，并在早期RA中扮演重要角色。
圖7.ITGA5+滑膜Fbs在膠原蛋白誘導性關節炎的不同階段調節滑膜炎癥和組織重塑本研究中涉及的mIHC實驗（Panel1：ITGA5、PDPN、DAPI；Panel2：CD4、PD-1、CXCL13、DAPI；Panel3：CD4、CD27、ITGA5、PDPN、PD-1、DAPI）利用艾克發生物的AlphaXTSA®多靶點免疫組化染色試劑盒（CAT#AXT36100031）直觀檢測到ITGA5+滑膜Fbs的相關特征，并分析其在RA患者中的作用。
Panel1：ITGA5、PDPN、DAPI
Panel2：CD4、PD-1、CXCL13、DAPI
Panel3：CD4、CD27、ITGA5、PDPN、PD-1、DAPI
本文揭示了RA患者滑膜微環境中免疫細胞和固有細胞的組成，首次鑒定了滑膜ITGA5+Fbs亞群，揭示其在RA的臨床意義，提出CD45-CD31-PDPN+ITGA5+Fbs與CXCL13hiPD-1hiTPHs互作新機制，為RA的精準治療提供了新策略和潛在靶點，為理解RA的病理過程提供了新的視角。
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艾克發生物成立于2018年，總部位于北京，核心團隊成員均畢業于國內外著名高校，具備豐富的空間及功能組學產品開發和臨床轉化經驗。
作為一家專業從事空間/功能多組學的臨床轉化及應用，致力于推動中國個性化精準醫療的高科技企業，艾克發生物始終致力于通過新型免疫檢測技術為患者提供個性化精準診斷、藥物療效及預后監測手段。公司圍繞著單細胞蛋白質組學（單細胞空間蛋白組學和單細胞功能蛋白組學）開展相關研發工作，涵蓋臨床全樣本類型（包括組織樣本和血液、體液樣本）。公司已獲得數十項發明專利，AlphaXTSA®7色試劑盒產品已于2022年7月成為國內首個獲得 IVD 認證的產品，并陸續有更多產品獲得IVD認證。現已獲得國家高新技術企業、中關村高新技術企業和北京市“專精特新”中小企業、北京市2024年第一批科技型中小企業認定及知識產權試點單位等資質榮譽；通過了“ISO 9001”質量管理體系認證、“ISO 13485”質量管理體系認證、GMP體系認證、知識產權質量體系認證。創新點亮生命之光——創新的技術和產品促進中國精準醫療技術的發展和進步，是公司的愿景和使命。參考文獻
[1]Zheng L, Gu M, Li X, Hu X, Chen C, Kang Y, Pan B, Chen W, Xian G, Wu X, Li C, Wang C, Li Z, Guan M, Zhou G, Mobasheri A, Song W, Peng S, Sheng P, Zhang Z. ITGA5+ synovial fibroblasts orchestrate proinflammatory niche formation by remodelling the local immune microenvironment in rheumatoid arthritis. Ann Rheum Dis. 2024 Nov 1:ard-2024-225778. doi: 10.1136/ard-2024-225778. Epub ahead of print. PMID: 39486872.
