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新型冠狀肺炎COVID-19在2019年底開始席卷中國,迄今為止,全球形式依舊嚴峻,每個人對攻克新冠肺炎都翹首以盼。國際高端流式協會主席Andrea Cossarizza2020年在Cytometry Part A雜志上發表文章“SARS-CoV-2, the virus that causes COVID-19: cytometry and the new challenge for global health”中指出,新型冠狀肺炎有許多重要的臨床問題亟待回答,要回答這些問題的一個起點便是對不同階段新型冠狀肺炎患者的免疫系統分型有一個深入細致的描述。近期,首都醫科大學附屬北京佑安醫院的陳德喜教授利用質譜流式強大的數據獲取能力,完成了這一挑戰。
在文章中,陳教授組選取12位健康人作為對照組,4位輕癥,5位重癥和3位危重癥新冠肺炎患者作為實驗組,利用質譜流式對志愿者的PBMC進行免疫分型。其Panel共有36種marker(其中包含做living Cell Barcode的3個CD45) 涉及到表面marker和細胞因子等功能性marker兩個方面。
根據18種表面marker表達情況,作者將CD45+免疫細胞分為31個亞群。研究表明,跟健康人相比,輕癥,重癥和危重癥患者的免疫系統表現出更大的相似性(圖一)?;颊唧w內的B細胞,CD4/CD8雙陽T細胞,Na?ve CD4+ T細胞和TGFβ+CD28-na?ve CD4+T細胞亞群跟健康人相比其占比出現明顯增加。但是所有CD8+T細胞,無論是Na?ve,effector還是memory,隨著疾病的加重,占比出現逐漸下降。此外,NK細胞,單核細胞,MDSC和Treg展現出先增加后減少的趨勢:重癥患者和輕癥患者相比,體內的上述細胞亞群出現明顯增多,而危重癥和重癥患者相比,上述亞群數量出現顯著下降。DC,巨噬細胞,CD4+T細胞,TGFβ+CD28-naiveCD8+T細胞在輕癥患者體內比在重癥患者體內占比更多(圖二)。這些發現表明,患者體內存在免疫系統穩態失衡,DC,巨噬細胞,CD8+T細胞在疾病初級階段出現大量增殖,之后隨著疾病的加重永久進入耗竭階段。

圖一:健康人,輕癥,重癥,危重癥患者免疫系統分型

圖二:不同免疫亞群在健康人,輕癥,重癥,危重癥患者體內占比。
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作者隨后對CD4+CD25+CD127-Treg和CD4+CD8+CD25-的雙陽T細胞功能性marker進行分析發現:患者體內的CXCR3,CD28和TCR-β表達出現明顯上調(圖三)。在MDSC亞群中同樣觀察到TCR-β的上調,這種上調可以進一步促進Treg的發育。進而對免疫反應產生調控作用。

圖三:功能性marker在健康人,輕癥,重癥,危重癥患者體內Treg亞群(上)和CD4+CD8+CD25- T細胞亞群(下)中的表達情況。
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文章中用到的living Cell Barcode技術,給不同來源的樣本標記上不同標簽的CD45抗體,之后根據標簽的不同,將樣本分開。這種方式大大提升了制樣效率,節省樣本和人力物力,對于整個實驗流程效率有很大的提升。并且將樣本放在一管中進行標記,避免了操作過程中引入的誤差,樣本可比性更強。
這篇文章對新型冠狀肺炎感染的免疫系統整體變化進行細致深入的描述,為了新冠肺炎今后的研究和治療方案設定提供了非常扎實的理論基礎。具有重要的臨床意義。
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參考文獻:
Wang, W., Su, B., Pang, L. et al. High-dimensional immune profiling by mass cytometry revealed immunosuppression and dysfunction of immunity in COVID-19 patients. Cell Mol Immunol (2020).
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https://www.nature.com/articles/s41423-020-0447-2
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