【合作项目】CyTOF发现新型自身炎症性疾病发生的关键效应亚群

近日，浙江大学生命科学研究院周青课题组、浙江大学良渚实验室浙江大学良渚实验室俞晓敏课题组联合温州医科大学附属第二医院儿童风湿科郑雯洁主任在Immunity（IF=43.474）上发表文章，题为“Identification of an IL-1 receptor mutation driving autoinflammation directs IL-1-targeted drug design”。文章使用CyTOF质谱流式细胞技术系统地分析了患者外周血单细胞水平的炎症反应，发现IL-1受体突变患者的单核细胞产生了更高的促炎性细胞因子，并结合多组学技术揭示了发病机制，在此基础上提出的治疗方案取得了极佳的治疗效果。此外，研究团队还设计出一种靶向新药，有望用于多种炎症性疾病的治疗。

研究中CyTOF检测与分析服务由普罗亭提供。

研究报道了一例13岁患儿，自15个月时开始出现反复关节肿痛，诊断为满星复发性多灶性骨髓炎（CRMO），但始终未找到有效的治疗方案。对患儿及其家系的全外显子测序结果显示，患者编码I型白介素1受体（IL-1R1）的基因有一个新生错义突变p.Lys131Glu（K131E），导致一个位点上赖氨酸变为谷氨酸。

▶CyTOF技术结合单细胞测序，多组学系统性分析外周免疫，发现异常扩增的关键亚群，有望成为治疗该疾病的靶细胞

为探索这一新自身炎症性疾病的发病机制，研究团队使用CyTOF技术结合单细胞测序，多组学系统性地分析了患者的PBMCs。CyTOF检测结果证实，与未受影响的对照组相比，患者的单核细胞表现出强烈的炎症，并产生了更高水平的促炎性细胞因子IL-1b和IL-8。此外，患者的PBMCs中有一群异常扩增的细胞，经分析后标注为低密度粒细胞（low density of granulocytes，LDGs），是IL1R1突变患者炎症发生的重要效应细胞。该群细胞有望成为日后治疗这一新型自身炎症性疾病的靶细胞。

随后，研究人员从分子层面探索了IL-1R1 K131E突变的致病机制，发现K131E突变引起的静电斥力会破坏IL-1R1与IL-1Ra的结合，进而导致IL-1信号通路持续不受控地激活。

动物实验发现，与野生型相比，同源突变构建的小鼠模型表现出高水平的炎症反应，并且对胶原抗体诱导的类风湿性关节炎更为敏感，表型更加严重。TRAP染色结果显示，突变小鼠的破骨细胞形成异常增加。

依据以上结果，作者将新发现的的IL1R1 kK131E突变确认为患者致病的原因，并将这种自身炎症性经命名为Loss of IL-1R1 Sensitivity to IL-1Ra ，LIRSA。

根据该疾病的发病机制，重组IL-1Ra无法成为有效治疗策略，因此研究者选择使用抗IL-1b单抗对患者进行治疗，取得了良好的治疗效果。患者体内的炎症得到有效控制，临床症状显著缓解，患者行动能力和生活质量显著提高。