JCI Insight︱苏文如/郑颖丰团队在眼免疫性疾病的炎症控制和临床靶向防治领域取得新进展

撰文︱刘秀兴，蒋  琪，苏语涵责编︱王思珍，方以一编辑︱杨彬薇

眼免疫性疾病（ocular immune diseases，OID）是指由于异常免疫炎症反应导致的一大类眼病，包括葡萄膜炎、角膜移植排斥和过敏性结膜炎等。OID病程长、易复发，导致眼组织损害，常严重危害视力。目前糖皮质激素和免疫抑制剂等非特异性治疗是OID的主要治疗方法，但疗效有限，副作用大。OID目前面临的核心难题是致病机理不明，缺乏特异有效治疗，导致视力损伤、预后差。因此，阐明OID发病机理并开发特异安全有效的治疗新策略，具有重要的科学意义和临床价值。为解决这一临床难题，中山大学中山眼科中心、眼科学国家重点实验室苏文如教授团队，基于JAK-STAT这一关键信号通路，开展了一系列临床前和临床研究，开发眼免疫性疾病防治新方法。

在OID病理过程中，CD4+ 病理性T细胞和调节性T细胞免疫失衡是发病的中心环节。巨噬细胞和肥大细胞与CD4+ T细胞存在交互作用，一起参与免疫失衡介导的OID发生、发展。免疫细胞活化后分泌的炎症因子通过自分泌或者旁分泌途径，激活细胞因子信号通路，从而形成瀑布效应导致细胞活化和炎症。在这些信号通路下游，JAK-STAT信号是经典的介导者，能将因子与受体结合后的信号传递到下游，促进炎症细胞因子产生和分泌。目前OID中免疫失衡的关键机制尚不明确，且通过恢复免疫平衡治疗OID的临床方法也亟待开发。多种JAKs抑制剂，如托法替尼、乌帕替尼、巴瑞替尼等，已被批准用于治疗类风湿性关节炎、银屑病关节炎和溃疡性结肠炎[1, 2]。然而，JAK-STAT信号在OID发病机制中的作用尚不清楚，靶向这一通路能否起到控制炎症和治疗OID的效果有待研究。

为此，苏文如教授团队开展了一系列临床前研究，探索JAK-STAT通路在OID发病的关键作用，以及JAKs抑制剂的治疗潜力。[1] 团队首次发现了局部JAKs抑制剂滴眼液减轻了实验性过敏性结膜炎小鼠模型的眼刺激症状和炎症细胞浸润，提示JAKs抑制剂是治疗过敏性疾病的潜在药物[3]。[2] 角膜异体排斥反应是角膜移植失败的主要原因。团队发现JAKs抑制剂滴眼液抑制角膜移植排斥，可显著延长大鼠移植角膜的存活时间，减少新生淋巴管密度。提示TOFA局部给药可能是一种预防角膜移植排斥的新的临床策略[4]。[3] 非感染性葡萄膜炎是常见的眼部自身免疫性疾病，是致盲的主要原因之一。团队总结了细胞因子介导的JAKs/STATs通路在非感染性葡萄膜炎的炎症激活和疾病进展中的重要作用，并提出，JAKs/STATs通路的失调很可能是非感染性葡萄膜炎发病的重要机制[5]。总而言之，这些临床前研究证实了JAKs抑制剂在多种OID的潜在治疗效果。

因此，研究者把目光转向JAKs抑制剂的临床应用中。作为常见的致盲性OID，葡萄膜炎是导致视力下降的主要原因，大约占所有失明病例的5-25%[6]。小柳原田综合征（Vogt-Koyanagi-Harada disease，VKH）是葡萄膜炎最重要的类型之一，特征是快速发病、反复炎症和多系统受累。以往研究表明，免疫细胞参与了VKH患者的黑素细胞富集器官的自身免疫破坏[7]。大多数研究主要集中于病理性CD4+ T细胞对VKH的作用，而其他细胞类型和相关炎症途径在VKH患者发病及治疗中的机制仍然未知。目前高剂量的全身糖皮质激素仍然是VKH患者的金标准疗法，但不耐受或者难治性的VKH患者缺乏有效的治疗方法[8]。并且早期高剂量全身治疗糖皮质激素仍然不能预防慢性、威胁视力的并发症，包括白内障、青光眼、失明等，这些并发症已报道于患者复发期[9]。因此，深入剖析VKH患者的免疫微环境，有望进一步阐明VKH的发病机制和开发潜在靶向药物来早期控制VKH炎症发展。

2022年10月27日，中山大学中山眼科中心苏文如教授和郑颖丰教授团队合作在美国著名的《临床研究杂志》（the Journal of Clinical Investigation）旗下的JCI Insight在线发表题为“Insights gained from single-cell analysis of immune cells in tofacitinib treatment of Vogt-Koyanagi-Harada disease”的论文[10]。该研究收集VKH患者接受JAKs抑制剂，托法替尼（Tofacitinib，TOFA）治疗前后以及年龄匹配的健康人群外周血的单个核细胞进行单细胞转录组测序（scRNA-seq）和流式质谱（CyTOF）验证，此外，研究者对VKH疾病易感基因和遗传风险位点的潜在功能机制有了更进一步的阐述。该研究探究了JAKs抑制剂治疗VKH患者的安全性和有效性，首次建立VKH患者在TOFA治疗前后的外周血免疫细胞的高通量单细胞图谱，系统阐述了VKH患者接受JAKs靶向药物治疗后不同免疫细胞的变化，揭示了JAKs靶向药物治疗自身免疫性疾病的免疫机制，为理解不同难治性葡萄膜炎患者的发病特点以及开发新型靶向干预措施提供重要思路。 （拓展阅读：苏文如课题组相关研究进展，详见“岚翰生命科学”报道（点击阅读）：Nat Commun︱苏文如/郑颖丰/柳夏林团队提出PIM1激酶可能是葡萄膜炎的发病关键因子及潜在的治疗新靶点；Cell Rep Med︱苏文如/王祥珪团队揭示甲状腺相关眼病眼眶组织单细胞水平免疫微环境；Fundamental Research︱苏文如/王祥珪团队揭示人类怀孕过程中外周血免疫单细胞水平动态变化；STAR Protocols︱苏文如/郑颖丰团队发表基于高维质谱流式的人类血液免疫细胞功能分析的实验方案）

研究者首先运用流式质谱和scRNA-seq探讨了VKH对免疫系统的影响，描述了VKH患者血液促炎和自身反应状态中的关键细胞和分子差异。VKH的免疫细胞失调表现为CD4+和CD8+ T细胞、B细胞从幼稚细胞亚群向增殖性和细胞毒性亚群的极化增加，同时，研究者也发现单核细胞（monocytes，MCs）尤其是经典亚群CD14+ MCs在VKH患者的血中富集。对于转录组的变化模式，VKH增加了与白细胞活化、细胞因子信号传导、JAK-STAT途径、淋巴细胞功能相关的各种通路和过程（图1）。研究者结合细胞特异性基因的结果，发现VKH除了增加淋巴细胞中活化基因CD69，也特异性上调了MCs中IL1B和TNF等炎症基因的水平。基于JAK-STAT通路在VKH的上调，研究者进一步探究了JAK-STAT通路相关基因在不同细胞亚群的表达模式，发现JAK-STAT分数在分化程度高的亚群中较高，大部分基因主要在活化和记忆性亚群表达明显。这些结果表明CD4+ T细胞、单核细胞和JAK-STAT信号在VKH疾病中的关键作用（图1）。

图1 JAK-STAT signaling score

（图源：Liu X, et al., JCI Insight. 2022）

为此，研究者把目光转向VKH靶向治疗的临床应用。研究者纳入了28例VKH患者，其中10例患者接受口服JAKs抑制剂治疗（TOFA组），而18例接受逐步减量的口服强的松（常规治疗组）。研究者发现在3个月的随访期内，口服JAKs抑制剂在改善最佳视力和OCT表现方面充分控制了VKH患者的临床症状，而且证明了在VKH患者的治疗过程中，JAKs抑制剂与常规治疗作为初始治疗方案没有明显差异（图2）。在体外试验中，与体内剂量相当的浓度有效恢复CD4+ 病理性T细胞和调节性T细胞的失衡，抑制细胞因子诱导的STAT1/3磷酸化。该研究确认了一种新颖成功的“零全身性皮质类固醇”方法，能够独立于全身性皮质类固醇，以最小的副作用控制VKH疾病，这是VKH治疗背景下新的突破（图2）。

图2 The efficacy of TOFA on VKH

（图源：Liu X, et al., JCI Insight. 2022）

为此，为了探究JAKs抑制剂对VKH的治疗作用以及免疫调节机制，研究者收集健康人群、患者治疗前和治疗后的血液样本，进行单细胞流式质谱和scRNA-seq分析。研究者发现JAKs抑制剂治疗逆转了上述VKH的炎症激活和免疫失调特征，表现为淋巴细胞极化和单核细胞比例减少，以及炎症因子和JAK-STAT信号通路下调（图3）。此外，研究者进一步运用生信分析发现JAKs抑制剂能逆转VKH患者免疫变化背后的异常细胞间信号，JAKs抑制剂治疗能下调VKH中增强的单核细胞-淋巴细胞之间的相互作用，如参与了细胞活化和趋化的TNF和CCL信号通路。利用单细胞方法的优势，研究者还确定了与VKH疾病和JAKs抑制剂治疗反应密切相关的两个经典单核细胞亚群，其特征是：SC2高表达炎症基因（IL1B和IER2），SC4高表达JAK-STAT通路相关基因（PIM1和STAT1）（图3）。这些结果系统揭示了JAKs抑制剂对免疫系统的作用模式，丰富了JAKs抑制剂对单核细胞免疫调节机制的认识，拓宽了JAKs抑制剂治疗炎症性疾病的免疫学机制（图3）。

图3 The distributions of two specific CMCs

（图源：Liu X, et al., JCI Insight. 2022）

文章结论与讨论，启发与展望在这项临床工作中，研究者展示了JAK-STAT信号通路在VKH发病病理变化的重要性，及JAKs抑制剂作为VKH患者治疗方法的安全性和有效性，首次在单细胞层面展现了VKH患者在JAKs抑制剂治疗前后外周血免疫学的变化，加深了人们对JAKs抑制剂治疗炎症性疾病免疫机制的理解。基于单细胞流式质谱和scRNA-seq，研究者揭示了VKH患者外周血的炎症激活和免疫失衡特征，表现为单核细胞富集，细胞极化和细胞活化增加，炎症因子和JAK-STAT信号通路上调。针对这些病理变化，研究者探索性地运用JAKs靶向疗法来治疗VKH患者，提出了“零全身性皮质类固醇”靶向治疗VKH的新疗法。值得注意的是，研究者进一步系统展示了JAKs抑制剂在减少炎症、淋巴细胞极化和自身反应特征方面具有显著的贡献，而且能特异性抑制单核细胞炎症性激活。该研究描述了VKH接受JAKs抑制剂治疗前后的关键细胞和分子差异，如JAK-STAT通路和单核细胞，拓宽了JAKs靶向药物治疗VKH等OID和自身免疫炎症性疾病的可行性和治疗机制，期待后续大样本以及长时间随访纵向研究的进一步探究。

原文链接：https://insight.jci.org/articles/view/162335

据悉，中山大学中山眼科中心苏文如教授和郑颖丰教授为共同通讯作者。中山大学中山眼科中心研究生刘秀兴，蒋琪，吕健阶，杨诗钊为共同第一作者。研究得到了国家优秀青年科学基金项目和国家重点研发计划项目的资助。

通讯作者：苏文如

（照片提供自：中山大学中山眼科中心苏文如团队）

通讯作者简介（上下滑动阅读） 

苏文如，主任医师，博士研究生导师。“国家优青”基金获得者，“广东省杰青”基金获得者，临床上擅长葡萄膜炎等各种眼免疫性疾病和眼底疾病的诊断和治疗。目前主要研究方向为眼科免疫炎症性疾病的基础及临床研究，发表SCI论文91篇，通讯和第一作者论文68篇，其中IF>10论文15篇，IF>20分论文2篇，包括Nature communications、PNAS、Cell Reports Medicine、Cell Discovery等。获广东省科技进步一等奖1项，授权发明专利3项。如有兴趣申请苏教授实验室博士后，请发Email至：[e-mail]，具有眼免疫学和生物信息学背景者优先。

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参考文献（上下滑动阅读）

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[2] Fragoulis GE, McInnes IB, Siebert S. JAK-inhibitors. New players in the field of immune-mediated diseases, beyond rheumatoid arthritis. Rheumatology (Oxford). 2019. 58(Suppl 1): i43-i54.

[3] Li Y, Liu X, Yu J, et al. Tofacitinib suppresses mast cell degranulation and attenuates experimental allergic conjunctivitis. Int Immunopharmacol. 2020. 86: 106737.

[4] Yu J, Li P, Li Z, et al. Topical Administration of 0.3% Tofacitinib Suppresses M1 Macrophage Polarization and Allograft Corneal Rejection by Blocking STAT1 Activation in the Rat Cornea. Transl Vis Sci Technol. 2022. 11(3): 34.

[5] Su Y, Tao T, Liu X, Su W. JAK-STAT signaling pathway in non-infectious uveitis. Biochem Pharmacol. 2022. 204: 115236.

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[8] Abu El-Asrar AM, Van Damme J, Struyf S, Opdenakker G. New Perspectives on the Immunopathogenesis and Treatment of Uveitis Associated With Vogt-Koyanagi-Harada Disease. Front Med (Lausanne). 2021. 8: 705796.

[9] Sakata VM, da Silva FT, Hirata CE, de Carvalho JF, Yamamoto JH. Diagnosis and classification of Vogt-Koyanagi-Harada disease. Autoimmun Rev. 2014. 13(4-5): 550-5.

[10] Liu X, Jiang Q, Lv J, et al. Insights gained from single-cell analysis of immune cells in tofacitinib treatment of Vogt-Koyanagi-Harada disease. JCI Insight. 2022 .

本文完