空间转录组学揭示了由内化自身抗体驱动的自身免疫机制

Spatial transcriptomics reveals mechanism of autoimmunity driven by internalised autoantibodies

作者信息Iago Pinal-Fernandez, Katherine Pak, Maria Casal-Dominguez, Sandra Muñoz-Braceras, Gustaf Wigerblad, Stefania Dell'Orso, Faiza Naz, Shamima Islam, Gustavo Gutierrez-Cruz, Travis B Kinder, S Amara Ogbonnaya-Whittlesey, Andreu Fernández-Codina, Margherita Giannini, Benjamin Ellezam, Gilles Laverny, Valentine Gilbart, Océane Landon-Cardinal, Marie Hudson, Yves Troyanov, Davide Randazzo, Aster Kenea, Ana Matas-Garcia, Gloria Garrabou, Iban Aldecoa, Gabriela Ailen-Caballero, Albert Gil-Vila, Ernesto Trallero, Margherita Milone, Teerin Liewluck, Elie Naddaf, Gerard Espinosa, Carmen Pilar Simeon-Aznar, Alfredo Guillen-Del-Castillo, Corinna Preusse, Felix Kleefeld, Nikolas Bublitz, Werner Stenzel, Alain Meyer, Janet E Pope, Albert Selva-O'Callaghan, Jose C Milisenda, Andrew L Mammen
PMID42493309
发布时间2026-07-23
DOI10.1016/j.ard.2026.06.028

实验完整度

包含批量RNA测序(814例+验证队列)、体外IgG电穿孔功能验证、直接免疫荧光定位、空间转录组学及多组织/细胞类型验证,证据层级涵盖体内外模型及临床样本,机制验证充分。

主要模型

患者肌肉活检组织(抗Mi2、抗PM/Scl等) 患者皮肤活检组织(抗Mi2、抗PM/Scl、抗Scl70) 原代人骨骼肌细胞(IgG电穿孔)

重点核对

自身抗体类型(如抗Mi2、抗PM/Scl)及其对应转录组特征 IgG电穿孔浓度、时间点(24h、72h)及剂量反应 空间转录组学所用探针panel及细胞聚类 免疫荧光中IgG在核/核仁的定位模式 抗体分泌细胞在组织中的空间分布及免疫球蛋白RNA外排

摘要

目标:自身抗体内化已被认为与自身免疫疾病发病机制有关,但其机制及其在疾病、细胞类型和组织中的普遍性仍然知之甚少。我们试图解决这些问题。方法:对来自自身免疫性疾病患者和健康对照的814份肌肉活检样本进行了批量RNA测序,包括一个包含41个额外样本的外部验证队列。将纯化的患者免疫球蛋白G电穿孔进入原代人细胞以评估体外功能效应。免疫荧光评估了免疫球蛋白在疾病和组织中的定位。空间转录组学评估了疾病特异性基因表达、细胞损伤和炎症反应。结果:以抗Mi2皮肌炎和抗PM/Scl硬化性肌炎作为模型疾病,我们验证了可重复的、自身抗体特异性的转录组特征,这些特征与自身抗原功能异常一致,并在队列间得到验证;并证实将纯化的患者IgG电穿孔进入健康原代细胞可重现这些疾病相关的转录程序。空间转录组学将这些特征与细胞损伤和不同的炎症反应联系起来,包括抗Mi2皮肌炎中I型干扰素和TGFβ信号的激活,以及抗PM/Scl硬化性肌炎中II型干扰素信号。这些程序不仅在肌纤维中主要观察到,还在巨噬细胞、内皮细胞和成纤维细胞/纤维脂肪祖细胞中观察到。空间转录组学进一步揭示了免疫球蛋白RNA从抗体分泌细胞向表达疾病特异性转录程序的邻近靶细胞的转移。先前在肌炎肌肉中描述的抗体内化,也在抗Mi2和抗PM/Scl患者的皮肤以及抗U1RNP混合性结缔组织病、抗Ku重叠综合征和抗Scl70系统性硬化症的组织中观察到。结论:总之,这些发现确立了自身抗体内化作为自身免疫组织损伤的机制,表明其在自身抗体介导的疾病中具有更广泛的相关性。

实验结论

提炼研究问题、关键发现与证据,快速把握文章的核心贡献。

研究问题
自身抗体内化是否及如何作为自身免疫病的致病机制,其在不同疾病、细胞类型和组织中的普遍性如何?
核心机制
自身抗体通过内化进入细胞,与胞内靶抗原结合,干扰其正常功能(如抗Mi2导致基因去抑制,抗PM/Scl导致RNA外切体底物积累),引发细胞损伤和不同炎症信号通路激活(抗Mi2:I型干扰素/TGFβ;抗PM/Scl:II型干扰素),并可经抗体分泌细胞向邻近细胞转移免疫球蛋白RNA。
主要证据
批量RNA测序显示抗Mi2和抗PM/Scl具有特异且可重复的转录组特征;体外电穿孔患者IgG可重现该特征;直接免疫荧光显示IgG在核/核仁的定位与靶抗原一致;空间转录组学显示这些特征与细胞损伤和炎症相关,且免疫球蛋白RNA从抗体分泌细胞向邻近细胞转移。
研究意义
该研究确立自身抗体内化作为自身免疫组织损伤的通用机制,提示其对多种自身抗体介导疾病具有广泛相关性,并可能为B细胞靶向治疗提供理论支持。

研究路径

按研究推进顺序梳理实验设计、验证步骤与关键观察。

1

队列与样本收集

收集多种自身免疫病及健康对照的肌肉和皮肤活检,覆盖多种自身抗体亚型,用于后续转录组和定位分析。

多中心横断面研究,共814例肌肉活检(含外部验证队列41例),同时收集皮肤活检(配对样本),血清学分组包括抗Mi2、抗PM/Scl等。

2

批量RNA测序分析

鉴定抗Mi2和抗PM/Scl相关的肌肉转录组特征,并验证其在不同队列中的可重复性。

对肌肉活检进行bulk RNA-seq,分析差异表达基因,归一化并校正多次检验,比较不同血清学组间基因表达。

3

体外IgG电穿孔实验

验证纯化患者IgG在细胞内递送后是否足以诱导疾病特异性转录程序。

将抗Mi2或抗PM/Scl患者纯化IgG电穿孔进入原代人骨骼肌细胞,在24h和72h收集RNA进行测序,观察基因表达变化。

4

免疫荧光定位分析

检测IgG在组织和细胞内的亚细胞定位,并与靶抗原分布比较。

对新鲜冷冻的肌肉和皮肤切片进行直接免疫荧光,使用共聚焦显微镜观察IgG的核/核仁定位模式。

5

空间转录组学分析

在组织原位解析细胞类型特异性转录程序、细胞损伤及炎症微环境,并追踪免疫球蛋白RNA的转移。

使用10x Genomics Xenium平台,定制探针panel,对肌肉切片进行空间转录组学,进行无监督聚类,映射基因表达,评估细胞类型和空间关系。

研究方法

按研究目的归类文中使用的方法,便于定位所需技术。

产品清单

实验环节名称品牌货号
Xenium人免疫肿瘤panel10x Genomics--
蛋白G----
原代人骨骼肌细胞----

关键环节

汇总复现实验时建议重点确认的条件及原文阅读提示。

环节核对要点
批量RNA测序
样本量(814+41)、归一化方法(TMM)、差异分析(limma/edgeR)、显著性阈值(q<0.05)
阅读提示:Methods中Bulk RNA-seq部分
IgG电穿孔
IgG浓度、电穿孔参数、细胞类型、时间点(24h、72h)
阅读提示:Supplementary Methods(文中未详细说明具体剂量)
免疫荧光
抗体试剂、切片处理、染色条件
阅读提示:Supplementary Methods
空间转录组学
探针panel组成、切片处理、聚类参数
阅读提示:Methods中Spatial transcriptomics部分及Supplementary Methods