Darier病皮肤炎症中Th17相关细胞因子IL-17和IL-23作为潜在治疗靶点

Th17-associated cytokines IL-17 and IL-23 in inflamed skin of Darier disease patients as potential therapeutic targets

作者信息Monika Ettinger, Teresa Burner, Anshu Sharma, Yun-Tsan Chang, Angelika Lackner, Pacôme Prompsy, Isabella M Deli, Judith Traxler, Gerald Wahl, Sabine Altrichter, Rupert Langer, Yi-Chien Tsai, Suraj R Varkhande, Leonie C Schoeftner, Christoph Iselin, Iris K Gratz, Susanne Kimeswenger, Emmanuella Guenova, Wolfram Hoetzenecker
PMID37978298
发布时间2023-11-17
DOI10.1038/s41467-023-43210-5

实验完整度

多层级验证:scRNA-seq、NanoString、qRT-PCR、蛋白检测、免疫荧光、流式,及小样本靶向治疗前后对比。

主要模型

Darier病患者皮肤活检样本 患者外周血单个核细胞(PBMC) 健康对照皮肤样本 银屑病患者皮肤样本

重点核对

DD患者皮肤中IL17A表达显著高于健康对照 DD患者皮肤中Th17细胞(CD4+IL-17+)数量增加 Guselkumab(抗IL-23A)和secukinumab(抗IL-17A)治疗的临床改善 治疗3-4个月后皮肤炎症基因表达谱正常化

摘要

Darier病(DD)是一种罕见的、遗传性多器官疾病,与ATP2A2基因突变相关。DD患者常表现为皮肤受累,其特征为有异味的、发炎的皮肤以及反复发生的严重感染。治疗选择有限,且不足以对该慢性疾病进行长期管理。本研究旨在详细描述DD皮肤病变中的皮肤免疫浸润,并确定新的治疗靶点。通过基因和蛋白表达谱分析(包括单细胞RNA测序),我们证明了六名DD患者中Th17相关基因和细胞因子的表达增强,以及Th17细胞数量增加。我们提供的证据表明,在一系列三名DD患者中使用单克隆抗体靶向IL-17/IL-23轴是有效的,并伴有显著的临床改善。由于DD是一种慢性、复发性疾病,我们的发现可能为DD患者皮肤炎症的长期管理提供更多选择。

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
Darier病皮肤炎症中免疫细胞浸润的组成和分子特征,以及IL-17/IL-23轴作为治疗靶点的潜力。
核心机制
DD皮肤中Th17细胞增多、Th17相关细胞因子(IL-17A、IL-23A)表达增强,提示IL-17/IL-23通路参与DD皮肤炎症。
主要证据
scRNA-seq显示Th17相关基因在T辅助细胞亚群中表达;NanoString和qRT-PCR显示IL17A和IL23A表达增加;免疫荧光证实Th17细胞和IL-23A阳性细胞增多;流式检测显示循环皮肤驻留记忆T细胞中IL-17A产生增加。
研究意义
研究为DD的长期管理提供了新策略,支持靶向IL-17/IL-23轴的精准治疗,但需要更大规模临床试验验证。

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

患者特征与样本收集

获取DD患者和对照组的皮肤活检和血液样本,用于分子和细胞分析。

收集六名DD患者(3男3女,年龄20-60岁)的皮肤活检(6mm)和血液样本,用于scRNA-seq、NanoString、qRT-PCR、蛋白检测和流式分析。

2

单细胞转录组分析

解析DD皮肤中不同细胞类型及其基因表达谱,特别是T细胞亚群。

对4名DD患者皮肤样本进行scRNA-seq,并与公开的银屑病和健康对照数据比较。分析IL17A/F在T辅助细胞中的表达。

3

免疫相关基因表达谱

评估DD皮肤中免疫相关基因的表达,并与健康对照和银屑病比较。

使用NanoString nCounter Immunology_V2 panel检测5名DD患者、2名健康对照和2名银屑病患者的皮肤样本。GSEA分析显示IL-17信号增强。

4

基因和蛋白表达验证

验证Th17相关细胞因子的mRNA和蛋白表达水平。

通过qRT-PCR检测IL17A、IL22等mRNA表达,通过LEGENDplex蛋白检测IL-17A和IL-22蛋白水平。

5

组织免疫荧光分析

在组织水平确认Th17细胞和IL-23A阳性细胞的存在和数量。

使用OPAL多重免疫荧光对组织微阵列(TMA)切片进行CD4、IL-17A、IL-23A染色,并用DAPI复染。量化DD、银屑病和特应性皮炎皮肤中的阳性细胞。

6

循环皮肤驻留记忆T细胞分析

检查DD患者外周血中循环皮肤驻留记忆T细胞(cTRM)的IL-17A产生能力。

通过流式细胞术分析PBMC中CD3+CD4+CD45RA-CLA+CD103+细胞(cTRM)的IL-17A产生。

7

靶向治疗

测试抗IL-17A/IL-23A抗体治疗对DD患者皮肤炎症的疗效。

三名DD患者接受个性化治疗:PAT1接受guselkumab(抗IL-23A),PAT2和PAT9接受secukinumab(抗IL-17A)。评估临床评分(IGA、DLQI、瘙痒)和分子变化。

8

治疗后的分子和细胞评估

检测治疗后皮肤炎症基因表达和Th17细胞数量的变化。

在治疗期间收集皮肤活检,进行NanoString、qRT-PCR和流式分析,比较治疗前后的基因表达和细胞组成。

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
Twist全外显子组捕获panelTwist Bioscience102033
线粒体基因组panelTwist Bioscience102040
NextSeq2000测序仪Illumina--
RPMI培养基Corning10.040.CV
胎牛血清Gibco10500064
二甲基亚砜Sigma-AldrichD4540
Ficoll-Hypaque密度梯度分离液GE HealthcareGE17-1440-02
RNAlater RNA稳定液InvitrogenAM7020
Monarch总RNA小提试剂盒New England BiolabsT2010S
NS_Immunology_v2_C2328免疫学panelNanoStringNS_Immunology_v2_C2328
nCounter SPRINT分析仪NanoString--
cDNA合成试剂盒Biozym331475L
LightCycler 450实时荧光定量PCR仪Roche--
DNA Master Fast Star HybProbe探针Roche12239272001
Liberase组织消化酶Roche5401119001
SYTOX Red红色核酸染料ThermoFisherS34859
Hoechst 33342核酸染料ThermoFisherH3570
BD FACSAris-II SORP流式细胞分选仪BD Biosciences--
Chromium Next GEM单细胞5' GEM试剂盒10x Genomics--
蛋白酶抑制剂混合物Sigma-AldrichP8340
innuSPEED裂解管JAnalytik Jena845-CS-1120250
SpeedMill PLUS匀浆器Analytik Jena--
SpinX离心柱SigmaCLS8161
LEGENDplex人类辅助性T细胞(12因子)检测试剂盒BioLegend741028
Cytoflex LS流式细胞仪Beckman Coulter--
IV型胶原酶WorthingtonLS004186
脱氧核糖核酸酶Sigma-AldrichD5319
佛波醇12-肉豆蔻酸酯13-乙酸酯Sigma-AldrichP8139
离子霉素Sigma-AldrichI06434
布雷菲德菌素ASigma-AldrichB6542
Opal手动检测试剂盒Akoya BiosciencesNEL861001 KT
抗CD4抗体Abcamab133616
抗IL-17抗体BiossBS-2140R
抗CD3 BV605抗体(克隆SK7)BioLegend344836
抗CD4 PE-Cy5抗体(克隆RPA-T4)BioLegend300510
抗CD45 BV510抗体(克隆HI30)BioLegend304036
Foxp3染色试剂盒Thermo Fisher Scientific00-5523-00
抗IL-17A BV786抗体(N49-653)BD Biosciences563745
抗IL-22 PE抗体(克隆22URTI)Thermo Fisher Scientific12-7229-42
抗CD3 PE-Cy5抗体(克隆UCHT1)BioLegend300410
抗CD3 BV421抗体(克隆UCHT1)BioLegend300434
抗CD4 PE/Dazzle594抗体(克隆RPA-T4)BioLegend300548
抗CD45RA AF700抗体(克隆HI100)BioLegend304120
抗CLA BV605抗体(克隆HECA-452)BD Biosciences563960
抗CD103 APC抗体(BerACT8)BioLegend350216
Cytofix/Cytoperm固定破膜试剂盒BD BiosciencesRUO 554714
抗IL-17A PerCP/Cy5.5抗体(克隆BL168)BioLegend512314
古塞库单抗----
司库奇尤单抗----

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
患者样本收集
DD患者数量、皮肤活检直径、血液样本采集方式、健康对照来源
阅读提示:Methods: Patient samples
scRNA-seq
DD患者皮肤样本数量、细胞数量、组织消化条件(Liberase浓度、消化时间)、细胞分选条件、测序平台和参数
阅读提示:Methods: scRNA-sequencing
NanoString
DD患者数量(N=5)、健康对照数量(N=2)、银屑病对照数量(N=2)、免疫学panel版本、数据标准化方法
阅读提示:Methods: Nanostring
qRT-PCR
用于检测的基因(IL17A等)、内参基因(ACTB)、样本数量、循环条件
阅读提示:Methods: Reverse transcriptase qPCR
LEGENDplex
蛋白提取方法、皮肤组织裂解液浓度、检测的细胞因子panel
阅读提示:Methods: LEGENDplex cytokine assay
流式分析
抗体克隆和浓度、刺激条件(PMA/离子霉素浓度、刺激时间)、固定破膜试剂盒
阅读提示:Methods: Multi-color flow cytometry
免疫荧光
抗体克隆和稀释度、染色顺序、TMA构建、扫描和分析软件
阅读提示:Methods: Protein expression profiling: tissue microarray and opal staining
靶向治疗
药物剂量、给药间隔、治疗持续时间、临床评分工具(IGA等)
阅读提示:Methods: Therapy regimen