Mol Cell|骨髓纖維化治療新靶點

2020-12-03 BioArt生物藝術

責編 | 兮

骨髓纖維化(Myelofibrosis, 骨纖)是一種嚴重的骨髓增生性腫瘤(myelo-proliferative neoplasm, MPN)，與MPL-JAK-STAT途徑的體細胞突變密切相關(主要由JAK2, MPL, CALR突變引起），群體中發病率約為十萬分之五，屬於罕見性疾病。其主要症狀包括巨核細胞(Megakaryocyte)增多、貧血、脾腫大等，部分患者會發展為急性髓系白血病(acute myeloid leukemia, AML）。

圖 | 骨髓纖維化

臨床研究發現，骨髓纖維化多發生於老年人。目前唯一有效的治癒方法為骨髓移植，但由於骨髓移植條件嚴格，真正能夠通過骨髓移植得到治療的病人數量極少。此外，由於對巨核細胞導致纖維化的理解還不夠深入，治療骨髓纖維化的藥物還不能從根本上改善生存率，導致這一疾病的生存時間僅為5-10年。

骨纖病人的主要疾病特徵之一是骨髓出現纖維化，形成「結痂」，造血幹細胞（HSPCs）向外周血動員，進入外周血中。

利用這一現象，2020年5月7日，來自英國牛津大學Weatherall Institute of Molecular Medicine 研究所Adam Mead教授課題組、Bethan Psaila課題組和Supat Thongjuea課題組合作（Bethan Psaila博士和王冠琳博士為本文共同第一作者，王冠琳博士主要負責了單細胞組學工具開發、分析等工作）在Molecular Cell上在線發表題為「Single-Cell Analyses Reveal Megakaryocyte-Biased Hematopoiesis in Myelofibrosis and Identify Mutant Clone-Specific Targets」。

對來自16位骨髓纖維化病人和年齡匹配的5位健康捐獻者的總計超過13萬外周血細胞(CD34+ Lin- HSPCs)進行了單細胞轉錄組測序，揭示了骨纖病人中巨核細胞異常的分化調控及其異質性。同時結合靶向單細胞突變分析(TARGET-seq)和單細胞CyTOF技術對潛在的免疫療法位點G6B進行了驗證。

首先，作者對來自骨纖病人和健康志願者超13萬單細胞轉錄組數據進行了分析。大規模單細胞轉錄組數據的整合一直是一個難點，如何在去除批次效應的基礎上保持生物學差異。通過比較不同的整合方法，作者對120,196個質控後的細胞採用ComBat算法進行整合，在降維和無監督聚類分析後，通過特徵基因注釋，將細胞分成了八個亞群。

研究發現，和健康捐獻者相比，表達巨核細胞特徵基因的HSPCs主要來自於骨纖患者。由於來自骨纖病人的細胞數要大於健康捐獻者的細胞數，作者們進一步創建了一個骨纖病人和健康捐獻者相同細胞數的數據集，對不同譜系的細胞群進行了比較，結果發現超過93%的巨核細胞（MkP）和不到10%的淋巴細胞（Lymph）來自於骨纖病人。與此同時，通過結合分化軌跡分析，作者們發現來自骨纖病人的巨核細胞出現了獨特的分化途徑。

為了確定骨髓纖維化中異常巨核細胞的分化過程，作者使用Scanpy軟體包對骨纖病人的HSPCs的分化進行了軌跡分析，表明巨核細胞分化的獨特軌跡是從造血幹細胞起源的。對1639個轉錄因子的表達模式分析確定了在巨核細胞(MkP)和紅系(Ery)分化軌跡上出現變化的轉錄因子: 例如已知的參與巨核細胞與紅系譜系轉錄因子GATA1、GATA2的表達增加；巨核細胞-紅系細胞命運決定FLI1和KLF1的兩個關鍵調節因子的拮抗表達。作者還發現了一些新的可以作為巨核細胞-紅系分化的調節的關鍵因子，包括YBX1、HMGA1、PLEK、SOX4和MYC等。

骨纖病人的巨核細胞和健康人群的巨核細胞是否有差異呢？作者對骨纖病人和健康捐獻者的巨核細胞（MkP）進行了差異分析，顯示骨纖病人MkP中代謝途徑(包括氧化磷酸化、脂肪酸代謝)和炎症途徑等顯著富集。此外，對MkP異質性分析發現，來自骨纖病人MkP的一個子集顯示了與健康捐獻者MkP相似的基因表達譜。而大部分骨纖病人MkP具有獨特的基因表達譜，這表明骨髓纖維化中巨核細胞誘導的纖維化是很可能是異常巨核細胞的擴增導致的。

同時，作者們還對此前被認為僅在成熟巨核細胞表面G6B蛋白，進行了驗證分析。單細胞轉錄組發現G6B（MPIG6B基因）除了在巨核細胞中高表達，在其他譜系中也有表達，這表明G6B可能在骨纖病人造血幹細胞分化的早期就已經有表達。

通過使用靶向單細胞突變TARGET-seq分析，在靶基因測序的同時測定轉錄組，對同一患者體內的癌細胞（存在突變的細胞）和健康細胞（沒有突變的細胞）進行直接比較，發現G6B（MPIG6B基因）在患者的癌細胞中表達明顯高於相同患者的健康細胞或健康捐獻者的細胞。同時，作者們還通過單細胞CyTOF進行了20種表面蛋白的測定，在骨纖患者以及MPN細胞系中始終可以檢測到較高水平的G6B，而在其他白血病細胞系中則未檢測到。

通過結合單細胞多組學的方法，該項研究為進一步研究骨髓纖維化病人的的潛在機制提供了線索，同時也展示了單細胞多組學分析在發現、驗證疾病新靶點中的重要作用。

製版人：珂

相關焦點

  • 一例蘆可替尼治療原發性骨髓纖維化引發的思考
    原發性骨髓纖維化（PMF）是一種造血幹細胞克隆性增殖所致的骨髓增殖性腫瘤（MPN）。PMF 早期可以出現外周血細胞數量的增高，同時伴有脾臟的腫大；晚期可出現骨髓衰竭，表現為外周血三系減少，因此臨床上患者會出現貧血、出血、感染等情況。PMF 治療的目的以緩解症狀和治療骨髓外造血的併發症，延長患者生存期為主。
  • 纖維化前骨髓纖維化,你了解多少?
    纖維化前骨髓纖維化 (pre-PMF)是原發性骨髓纖維化(PMF)的早期階段，屬於一種具有惰性臨床表現與良好預後的骨髓增殖性腫瘤(MPN)。pre-PMF臨床表現多樣，可表現為孤立的血小板增多症，酷似原發性血小板增多症(ET)，也可表現為高危PMF的症狀。2016年修訂版WHO腫瘤分類標準將其定義為一種獨立的臨床病理類型。
  • BRD4或可作為心房纖維化和房顫治療的新靶點|HRS 2019
    BRD4或可作為心房纖維化和房顫治療的新靶點｜HRS 2019
  • 血小板增多症進展為骨髓纖維化?這些症狀和治療你需要了解
    蘆可替尼是一種口服的 JAK-STAT 信號通路靶向藥物，不受 JAK2V617F 突變影響，用於治療中危和高危骨髓纖維化，包括原發性骨髓纖維化、真性紅細胞增多症後骨髓纖維化和原發性血小板增多症後骨髓纖維化患者。本文通過一個病例為大家展示ET繼發的MF的診斷和治療的時機把握，提醒大家要及時洞察疾病變化，及時診斷，及時治療。
  • 不伴有 JAK2-V617F 基因突變的原發性骨髓纖維化治療如何選擇?
    原發性骨髓纖維化患者的治療策略可以根據患者預後分組加以制定，骨髓纖維化的發病機制的核心是 JAK/STAT 信號通路的異常激活，蘆可替尼是針對骨髓增殖性腫瘤（MPN）發病機制的創新藥物，抑制JAK通路信號，不受 JAK2-V617F 突變影響，可作為中高危原發性骨髓纖維化患者治療的一線首選。
  • 一例年輕的原發性骨髓纖維化病例引發的思考
    此外，異基因造血幹細胞移植（allo-HSCT）是目前唯一可能治癒原發性骨髓纖維化的治療方法，但有相當高的治療相關死亡率和併發症發生率，應充分權衡患者風險和獲益。本文將為大家展示一例年輕的 PMF 患者的診療過程及其帶來的思考。
  • Science子刊:白介素-11是特發性肺纖維化的治療靶點
    2019年10月22日訊 /生物谷BIOON /--特發性肺纖維化(Idiopathic pulmonary fibrosis， IPF)是一種進行性肺纖維化疾病，侵襲性肺肌纖維母細胞分泌膠原蛋白，破壞肺的完整性。
  • 「肺纖維化」暫無特效藥 同濟醫院王從義團隊發現治療新路徑
    同時，在巨噬細胞特異性敲除Mbd2的肺纖維化模型中，肺損傷和纖維化均明顯減輕，並伴有顯著減少的巨噬細胞替代活化。所謂肺纖維化是肺組織被損傷後異常修復導致的結構異常（疤痕形成）。肺部感染（如新冠病毒感染）、自身免疫性疾病（如系統性硬化症）、間質性肺炎等均可導致肺纖維化的產生，但目前臨床上無明確有效治療藥物。而目前，醫學界對肺纖維化的發病機制仍不明確，新藥研發並不明朗。
  • 急性呼吸窘迫症候群患者機械通氣相關肺纖維化機制及治療新進展
    Papaziam等隨後的研究也表明，行機械通氣治療的ARDS患者中，治療時間不少於5d的患者，肺活檢纖維化檢出率為53%，治療時間平均為12d的患者其檢出率高達64%，且病死率高達57%。因此，證實了機械牽拉過程中產生和釋放的sHA可導致II型肺泡上皮細胞發生EMT，也為sHA作為目標靶向治療機械通氣相關性肺纖維化的新靶點提供了理論基礎。
  • 同濟醫院王從義團隊最新研究成果為治療肺纖維化提供新路徑
    肺部感染（如新冠病毒感染）、自身免疫性疾病（如系統性硬化症）、間質性肺炎等均可導致肺纖維化的產生，但目前臨床上無明確有效治療藥物。王從義教授團隊發現，MBD2高表達於上述各類肺纖維化患者的肺組織中。同時，在巨噬細胞特異性敲除Mbd2的肺纖維化模型中，肺損傷和纖維化均明顯減輕，並伴有顯著減少的巨噬細胞替代活化。
  • Circ Res: 科學家們找到治療心臟纖維化的新方法
    2019年9月18日 訊/生物谷BIOON/ --在最近一項研究中，科羅拉多大學醫學院的科學家找到了治療與纖維化相關的心臟衰竭的潛在靶點。 纖維化是組織損傷修復過程中發生的常見現象。心臟纖維化可導致心臟異常僵硬，最終導致心臟衰竭的發生。
  • Cell綜述深度解讀HIV療法研究進展:從尋求治療靶點到清除持續性感染
    Cell, doi:10.1016/j.cell.2020.03.005人類免疫缺陷病毒1型（HIV-1）如今已經在全球導致了大約5000萬人死亡，而且在全球範圍內造成了巨大的影響，隨著這種傳染病的出現，臨床醫生和研究人員等人員都應該參與到抗逆轉錄病毒療法（ART）的開發和實施過程中去，這對於阻斷疾病的發生、減少新發感染人數至關重要，如今抗逆轉病毒療法的開發還在繼續進行中
  • 組織纖維化
    藥物治療主要有吡非尼酮、尼達尼布。非藥物治療主要有氧療、機械通氣、肺康復、肺移植。       肝纖維化是一個病理生理過程，是指由各種致病因子所致肝內結締組織異常增生。任何肝臟損傷在肝臟修復癒合的過程中都有肝纖維化的過程，如果損傷因素長期不能去除，纖維化的過程長期持續就會發展成肝硬化。因此它不是一個獨立的疾病。
  • 肝星狀細胞的活化機制——探尋肝纖維化新的診斷指標和治療靶點
    在外界刺激因素的作用下，HSC由靜止狀態轉變為活化狀態，細胞質中脂滴逐漸消失，大量形成膠原和其他細胞外基質（ECM），這一轉變對肝纖維化形成至關重要。HSC是肝肌成纖維細胞的主要細胞來源。阻斷HSC活化或使活化HSC失活，促進纖溶物質的活性增強，是潛在的抗肝纖維化靶點。目前，相關研究仍不斷開展，關於HSC活化的調節因子、代謝調節通路、信息傳遞新介質、表觀遺傳學等的研究報導層出不窮。
  • 華中科大發表國際頂級期刊Cell,聚焦新冠肺炎重症患者
    通過重點研究六類蛋白質，包括病毒受體和蛋白酶、轉錄因子、細胞因子（及其受體）、凝血系統相關蛋白、血管生成相關蛋白和纖維化相關標記物，團隊推測新冠病毒SARS-CoV-2在受體和蛋白酶介導下進入機體細胞，劫持宿主翻譯機制，通過轉錄因子誘導宿主炎症反應，導致機體的高炎症狀態，進而引起血液高凝狀態、微血栓形成、纖維化和血管生成等病理過程。
  • HGT:科學家有望利用mRNA療法或CRISPR基因編輯技術治療囊性纖維化
    2020年10月11日 訊 /生物谷BIOON/ --近日，一項刊登在國際雜誌Human Gene Therapy上題為「Treating Cystic Fibrosis with mRNA and CRISPR」的研究報告中，來自喬治亞理工學院等機構的科學家們通過研究揭示了如何利用mRNA療法或CRISPR技術來治療囊性纖維化患者。
  • Cell子刊：四川大學曹中煒團隊解析「循環微環境」調控衰老器官再生和纖維化
    據估計，器官的纖維化與多達40%的疾病死亡相關。然而目前纖維化疾病的治療手段和效果都很有限。因此研究如何促進纖維化器官的再生能力具有很強的臨床價值。成年人體內血管長度達到90,000km,血管腔內覆蓋著10萬億到60萬億的血管內皮細胞，滲透到各個器官的各個細胞。長久以來血管都被認為是被動運輸血液的導管。
  • 新型藥物靶點——外周5-羥色胺
    過去，針對5-HT系統的藥物僅僅針對5-HT轉運體和受體，主要用於治療抑鬱症、精神病和偏頭痛等中樞症狀。然而，由於5-HT系統二重性的發現，使其成為了一種新型的藥物治療的靶點。關於TPH2已有很多的研究綜述，因此，本文重點介紹了TPH1抑制劑藥物開發的最新成果以及臨床研究變情況。
  • PNAS:新型化合物或可有效逆轉肝臟纖維化
    圖片來源：medicalxpress.com2015年12月11日 訊 /生物谷BIOON/ --肝臟的慢性損傷最終會產生不可癒合的傷口，而這種表現稱之為纖維化，其通常會取代正常的肝臟細胞，給肝臟帶來很多很多疤痕，最終影響肝臟的正常功能；近日一項刊登在國際雜誌PNAS上的研究論文中，來自索爾克研究所的研究人員通過研究鑑別出了一種新型藥物，其可以有效抑制肝臟中疤痕組織的積累，這種名為JQ1的小分子可以有效逆轉肝臟纖維化，並且幫助全球數百萬肝纖維化或肝硬化的患者。
  • Nature: 腫瘤免疫治療新靶點:Wnt/beta-catenin
    他們還發現了，beta-catenin是如何阻止T細胞浸潤到腫瘤細胞，從而減弱免疫治療效果的。最後，研究人員們提出建議，該如何繞開這個障礙。黑色素瘤的治療在研發出了免疫療法之後，有了革命性的改觀。這些治療策略包括阻斷激活T細胞上的免疫抑制受體，例如，利用抗CTLA-4，PD-1和PD-L1的單 抗。