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为探究黏多糖贮积症 II 型（MPS II）在酶替代疗法（ERT）中的变化，重庆医科大学附属儿童医院等机构的研究人员开展单细胞 RNA 测序等研究。结果显示，单核细胞和巨噬细胞在 MPS II 发病及 ERT 反应中起关键作用，该研究为药物靶点发现和治疗策略改进提供资源。
黏多糖贮积症（Mucopolysaccharidosis，MPS）是一类因溶酶体酶基因突变，导致黏多糖（也叫糖胺聚糖，Glycosaminoglycans，GAGs）降解障碍的溶酶体贮积病。它有 7 种类型、13 个亚型，不同类型由特定基因突变引起相应酶功能异常，进而造成 GAGs 积累。MPS II 型，又称亨特综合征（Hunter syndrome），是唯一的 X 连锁隐性遗传型，由艾杜糖醛酸 - 2 - 硫酸酯酶（iduronate-2-sulfatase，IDS）缺乏导致硫酸皮肤素（dermatan sulfate，DS）和硫酸乙酰肝素（heparan sulfate，HS）在体内逐渐堆积 。
目前，MPS 的治疗策略主要包括造血干细胞移植（hematopoietic stem cell transplantation，HSCT）、酶替代疗法（enzyme replacement therapy，ERT）和对症治疗 。基因疗法也在进行临床试验，但这些治疗方法都存在一定的局限性。比如，ERT 虽能减少细胞内 GAGs 积累，改善部分症状，但受血脑屏障（blood-brain barrier，BBB）影响，对认知和中枢神经系统功能的改善有限；HSCT 虽能改善部分神经系统症状，但存在移植物抗宿主病等风险，限制了其应用。此外，以往研究未从单细胞水平探究 MPS II 治疗过程中细胞的变化，无法全面捕捉分子异质性。
为深入了解 MPS II 在 ERT 过程中的变化，重庆医科大学附属儿童医院等机构的研究人员开展了相关研究。研究成果发表在《Scientific Reports》上，为该疾病的治疗提供了新的思路和方向。
研究人员对 1 例 MPS II 患者进行全基因组测序（Whole Genome Sequencing，WGS），并在 ERT 的两个不同阶段进行单细胞 RNA 测序（single-cell RNA sequencing，scRNA-seq）、T 细胞受体测序（T-cell receptor sequencing，TCR-seq）和 B 细胞受体测序（B-cell receptor sequencing，BCR-seq），利用外周血单个核细胞（peripheral blood mononuclear cells，PBMCs）全面描绘细胞动态变化。
研究人员首先对患者的 PBMCs 进行 scRNA-seq 分析，并结合健康儿童的公共 scRNA-seq 数据集，共获得 56479 个细胞。通过分析发现，在 MPS II 严重阶段（治疗前），单核细胞和巨噬细胞显著减少，而在恢复阶段（治疗后）有所增加，提示这些细胞在 MPS II 发病机制和 ERT 反应中可能起重要作用。同时，研究人员还发现患者存在 16 个 IDS 种系突变，经筛选后仅保留 1 个移码缺失突变。
对单核细胞进一步分析发现，其在严重阶段几乎消失，经 ERT 治疗后恢复，并可重新聚类为 4 个亚群。不同亚群的单核细胞在疾病发展过程中发挥不同作用，如 mono1_2 在严重阶段缺失，主要参与神经相关和免疫相关通路；mono3 在严重阶段特异性表达，与细胞周期、分化和运输有关。通过对 mono3 和 mono1_2 进行通路富集分析，发现它们的相关基因分别富集在神经相关、脂肪相关和免疫相关通路中，这可能解释了患者神经精神症状改善的原因。此外，研究人员还发现单核细胞亚群之间的相互作用在 ERT 过程中发生变化，如 mono1_1 和 mono2 在治疗后的相互作用增强，这些相互作用主要通过 CD74、TNFRSF1B 和 C5AR1 等分子介导。
巨噬细胞同样在严重阶段几乎缺失，重新聚类分析后可分为 4 个亚群。根据其功能可分为 M1 和 M2 两个亚组，M1 巨噬细胞分泌促炎细胞因子，M2 巨噬细胞参与组织修复和免疫耐受 。研究发现，巨噬细胞在治疗后的表达谱发生变化，涉及的通路也有所不同，如 MPS II 严重阶段主要参与脂肪酸代谢和生物合成等通路，而恢复阶段和健康对照组则富集在 PI3K-Akt 信号通路。同时，巨噬细胞亚群之间的相互作用在治疗后也发生改变，M2-M2 和 M2-M1_2 的相互作用在治疗后显著增强，这些相互作用主要通过 PF4-CXCR3、CD74 及其相应受体等介导。
T 细胞经注释可分为 14 个亚型和 1 个 NKT 细胞簇。ERT 治疗后，部分初始 T 细胞亚群比例回升。通过分析不同阶段 T 细胞的差异表达基因，发现这些基因可能参与疾病发展。对 T 细胞进行通路富集分析，发现严重阶段主要富集在神经系统疾病相关通路，恢复阶段则富集在神经活性相关通路，这有助于解释患者临床神经系统症状的改善。此外，研究人员还发现 T 细胞克隆扩增主要发生在 CD8 效应记忆 T 细胞（CD8 Tem）亚群，且两个治疗阶段的 T 细胞受体（TCR）克隆多样性存在显著差异。
B 细胞重新聚类后可分为 6 个亚群，部分亚群在 MPS II 患者中显著下降。通过通路富集分析，发现 MPS II 患者主要富集在泛素介导的蛋白水解、PI3K-Akt 信号通路和神经退行性相关通路等。对 B 细胞进行轨迹分析，发现初始 B 细胞向记忆 B 细胞和浆母细胞的转化在治疗后发生变化。同时，B 细胞亚群之间的相互作用在治疗后也有所改变，经典记忆 B 细胞与不同初始 B 细胞亚群的相互作用在治疗后增强，这些相互作用主要通过 CD74 及其相应蛋白介导。此外，研究人员还发现 B 细胞克隆扩增在两个治疗阶段均有发生，但治疗后期扩增强度减弱，且两个阶段的 B 细胞受体（BCR）克隆多样性存在差异。
研究人员利用 CellPhoneDB 分析不同细胞类型之间的配体 - 受体相互作用，发现治疗后不同细胞类型之间的相互作用增强，尤其是 NK 细胞、NKT 细胞与 CD14?单核细胞之间的相互作用。同时，研究还发现不同治疗阶段富集的通路存在差异，如 Wnt、催乳素和脂肪细胞因子信号通路在严重阶段富集，而神经相关通路在恢复阶段富集。此外，研究人员还预测了单核细胞和巨噬细胞与其他细胞之间的受体 - 配体相互作用，发现这些相互作用在治疗后发生变化，可能参与疾病的恢复过程。
综上所述，该研究通过多组学和 scRNA-seq 技术，全面揭示了 MPS II 患者在 ERT 过程中的转录和基因组变化。研究结果表明，单核细胞和巨噬细胞在 MPS II 发病机制和 ERT 反应中起关键作用，它们的恢复可能涉及 NOD 样受体和 PPAR 信号通路等，并通过与 NK 细胞、T 细胞和 B 细胞的相互作用改善预后。然而，该研究存在样本量小、缺乏长期观察和生物标志物临床数据不完整等局限性。未来研究应纳入更多患者并开发动物模型，以进一步深入了解 MPS II 的病理机制，为该疾病的治疗提供更有效的策略。
