单细胞多组学揭示花生过敏口服免疫疗法诱导T细胞持续无应答的机制

《Nature Immunology》：Peanut allergy oral immunotherapy drives single-cell multi-omic changes in peanut-reactive T cells associated with sustained unresponsiveness

本研究针对花生过敏口服免疫疗法(OIT)诱导持续无应答(SU)的免疫机制不明的问题，通过单细胞多组学技术分析花生特异性CD4+T细胞动态变化。研究发现OIT可抑制TH2细胞表型、促进TH1细胞毒性T淋巴细胞(CTL)克隆扩增，并首次揭示CD39+调节性T细胞(Treg)与SU显著相关。这些发现为优化过敏免疫治疗策略提供了新的生物标志物和靶点。

花生过敏作为最常见的食物过敏之一，其发病率在全球范围内持续上升，严重威胁患者的生命质量。当前，花生口服免疫疗法(OIT)是美国食品药品监督管理局批准的唯一治疗方法，但其在停药后诱导的持续无应答(SU)成功率仍不理想。这背后关键的科学问题在于，花生特异性CD4⁺T细胞在OIT诱导的免疫耐受中扮演着何种角色？其具体的分子和细胞机制尚不明确。

为了深入探究这一问题，研究人员在《Nature Immunology》上发表了一项开创性研究。他们利用单细胞多组学技术，对一项二期花生OIT临床试验（POISED研究）参与者的外周血单个核细胞进行了高精度解析。这项研究不仅描绘了花生特异性CD4⁺T细胞在OIT过程中的动态变化图谱，更揭示了与SU密切相关的关键免疫特征。

研究团队采用了多项关键技术方法：基于BD Rhapsody平台的单细胞多组学测序，同时检测432个免疫相关转录本和42个表面蛋白；配对T细胞受体(TCR)α和β链测序以追踪克隆动态；对POISED临床试验队列（包括活性治疗组、安慰剂组和无过敏对照组）的纵向样本进行分析；以及胃肠道活检组织的批量TCRβ测序，用以评估黏膜免疫反应。

单细胞多组学分析花生特异性CD4⁺细胞

研究人员首先对POISED研究中31名参与者的外周血单个核细胞(PBMCs)进行了深入分析。通过花生蛋白刺激后，他们分选出了花生特异性(pr) CD4⁺T效应细胞(T_eff, CD4⁺CD154⁺)和调节性T细胞(T_reg, CD4⁺CD137⁺CD154^-)。利用加权最近邻(WNN)分析方法整合转录组和蛋白表达数据，他们成功鉴定出14个不同的pr CD4⁺T细胞亚群，包括新发现的TH1细胞毒性T淋巴细胞(CTL)样细胞。TCR分析显示，这些亚群具有独特的克隆谱系，其中TH2a样和TH1 CTL样细胞的克隆扩增水平最高。

花生OIT降低TH2相关表型并增强TH1细胞毒性表型

纵向分析发现，在活性OIT组中，pr T_eff记忆细胞内的TH2a样细胞频率显著下降，而TH1 CTL样细胞的频率则显著上升。基因模块评分分析进一步证实，TH2相关基因特征在OIT过程中被抑制，而细胞毒性相关基因特征增强。值得注意的是，一些基线时存在的TH2a样克隆在OIT结束后（第104周）表现出向TH1 CTL样表型的转录偏移，这种免疫偏离现象在安慰剂组中并未观察到，提示OIT主动诱导了致病性T细胞的功能重编程。

花生OIT导致TH2a样细胞克隆收缩和TH1 CTL样细胞扩增

克隆动力学分析显示，OIT不仅减少了TH2a样细胞的克隆扩增比例，还促进了TH1 CTL样细胞的克隆扩增。这表明OIT的成功不仅依赖于致病性克隆的删除，也可能通过促进保护性克隆的扩增来实现。

pr T_reg细胞在OIT期间的细微表型变化

与T_eff细胞显著变化形成对比的是，pr T_reg细胞的频率和整体表型在OIT过程中相对稳定。然而，差异表达基因分析揭示了一些细微但可能重要的变化。

SU和DS个体中不同的pr T_eff记忆CD4⁺细胞

通过比较达到SU和仅达到脱敏(DS)的参与者，研究发现SU个体在基线时具有较低的TH2相关基因特征，而在OIT后则表现出更高的细胞毒性相关基因特征。这种差异在OIT结束后（第117周）尤为明显，并且与临床结局（花生累计耐受剂量）显著相关。

较低的基线TH2基因特征与较高的SU可能性相关

受体操作特征(ROC)分析表明，基线时pr T_eff细胞中的TH2细胞因子基因模块评分能够较好地预测SU结局。基线TH2活性较高的个体更不容易在停药后维持无应答状态。

OIT后较高的细胞毒性基因特征与较高的SU可能性相关

同样重要的是，OIT后（第117周）的CD4细胞毒性相关基因特征和TH1 CTL特征基因模块评分对SU也具有很高的预测价值。这表明OIT诱导的细胞免疫应答的强度和质量共同决定了长期疗效。

pr T_reg细胞上较高的CD39表达与SU相关

尽管T_reg整体变化不大，但研究人员发现SU个体pr T_reg细胞中ENTPD1（编码CD39）的mRNA和蛋白表达水平均显著高于DS个体。CD39作为一种重要的免疫抑制分子，其高表达提示这类T_reg细胞可能具有更强的调节功能。进一步分析显示，CD39⁺ pr T_reg细胞高表达LGALS1（半乳糖凝集素-1）、IL3RA（白细胞介素-3受体α）等与T_reg细胞稳定性和功能相关的分子。

在胃肠道TCRβ谱中检测到pr克隆

通过对胃肠道活检组织进行批量TCRβ测序，研究人员在黏膜组织中检测到了与外周血相同的花生特异性T细胞克隆，表明OIT可能也影响了组织局部的免疫反应。

这项研究通过高精度的单细胞多组学技术，全面描绘了花生OIT过程中花生特异性CD4⁺T细胞的动态演变图谱。研究揭示了OIT通过多种机制协同诱导免疫耐受：包括抑制致病性TH2反应、促进保护性TH1 CTL反应，以及可能增强T_reg细胞的抑制功能。更重要的是，研究鉴定出了能够预测治疗结局的关键生物标志物——基线TH2特征和OIT后细胞毒性特征及CD39表达水平。这些发现不仅深化了对过敏免疫治疗机制的理解，也为开发更有效的个体化治疗方案提供了新的靶点和策略。未来，将OIT与针对这些特定T细胞群体的药物干预相结合，有望显著提高食物过敏治疗的长期成功率。