炎症性T细胞-基质轴通过TNF受体信号导致人类骨髓增生异常综合征中造血干/祖细胞衰竭和克隆演化

《Nature Communications》：An inflammatory T-cell-stromal axis contributes to hematopoietic stem/progenitor cell failure and clonal evolution in human myelodysplastic syndrome

本研究针对骨髓增生异常综合征（MDS）中克隆演化和白血病进展的驱动机制这一未完全解决的问题，通过建立人类低危MDS（LR-MDS）的单细胞转录组图谱，揭示了骨髓基质细胞（BMSC）的炎症性重塑是早期常见特征。研究发现CD8+ T细胞通过TNF受体信号驱动基质炎症，导致正常造血干/祖细胞（HSPC）功能丧失，而突变HSPC表现出相对抵抗性并获得竞争优势。基质炎症水平与白血病进展和生存率降低相关，为靶向免疫-基质炎症信号提供了新思路。

　　

骨髓增生异常综合征（MDS）是一种以无效造血和易进展为急性髓系白血病（AML）为特征的克隆性造血疾病。尽管驱动基因突变在MDS发病中起核心作用，但遗传改变并不总能完全解释克隆竞争优势的形成。例如，在低危MDS（LR-MDS）中常见的SF3B1突变，在模型系统中并未赋予造血细胞明显的内在竞争优势，提示环境选择压力可能参与克隆扩张。骨髓基质细胞（BMSC）作为造血干/祖细胞（HSPC）的直接微环境组成部分，可能通过调控炎症信号影响MDS的发病进程。然而，人类MDS中基质细胞的异质性、其与突变和正常HSPC及免疫细胞的相互作用尚不明确。

为了解决这一问题，研究人员在《Nature Communications》上发表了最新研究成果，通过建立人类LR-MDS的单细胞转录组图谱，揭示了基质炎症在驱动造血衰竭和克隆演化中的关键作用。

研究团队运用了多种关键技术方法：通过流式细胞术分选骨髓细胞群体（包括HSPC、髓系细胞、非髓系造血细胞、内皮细胞和BMSC），结合10x Genomics单细胞RNA测序（scRNA-seq）构建细胞图谱；使用伪批量差异表达分析（pseudoDE）和基因集富集分析（GSEA）鉴定转录特征；通过CIBERSORTx反卷积分析解读批量RNA-seq数据；利用配体-受体相互作用分析（CellChat和CellPhoneDB）预测细胞间通讯；并采用体外共培养实验（如OP9基质细胞与HSPC共育）和体内移植实验验证功能影响。样本来源于HOVON89临床试验的LR-MDS患者队列和健康供者。

研究结果包括以下几个方面：

A comprehensive cellular taxonomy of human lower-risk(LR)-MDS

通过scRNA-seq分析，研究团队构建了LR-MDS骨髓生态系统的全面细胞图谱，涵盖了HSPC、髓系细胞、淋巴细胞和非造血细胞（包括BMSC和内皮细胞）。所有细胞亚型在LR-MDS中均存在，且标志基因表达模式与正常骨髓（NBM）相似，但BMSC表现出炎症相关基因的上调和HSPC支持因子（如KITLG、IL7）的下调。

Inflammatory remodeling of stromal niches in LR-MDS

差异表达分析显示，LR-MDS的BMSC中632个基因上调、164个基因下调，上调基因包括NFKBIA、CXCL8、CD44等炎症相关因子。GSEA分析证实NF-κB相关炎症信号（如TNF-α信号、炎症反应）显著富集。BMSC亚群分析发现，炎症性BMSC-2簇在LR-MDS中显著扩增（从NBM的12.6%增至38.4%），并高表达CXCL3、CXCL5、IL6、CCL2等细胞因子。流式细胞术验证了ANXA1蛋白在LR-MDS基质细胞中的高表达。

Inflammatory remodeling of stromal niches is common in LR-MDS, irrespective of the genetic driver landscape

在45例LR-MDS患者的批量RNA-seq数据中，炎症性BMSC评分（iBMSC score）显著高于正常对照，且与驱动基因突变（如TET2、SF3B1、ASXL1）或染色体异常无显著关联，表明基质炎症是LR-MDS的普遍特征，独立于遗传背景。

Network analysis identifies a pro-inflammatory subset of CD8⁺ T-cells as a putative source of the inflammatory remodeling of BMSCs in LR-MDS

细胞间通讯分析预测CD8⁺ T细胞是TNF-α和IFN-γ的主要来源，而BMSC高表达其受体（TNFRSF1A、IFNGR1/2）。免疫荧光显示CD8⁺ T细胞与CD271⁺ BMSC直接接触。scRNA-seq发现LR-MDS中CD8⁺ T细胞（尤其是效应记忆（EM）亚群）激活标志（HLA-DRA、CD69、TNFRSF9）和炎症细胞因子（TNF、IFN-γ、CCL3）表达升高。体外实验证实活化T细胞上清可诱导BMSC炎症激活（NFKBIA上调、KITLG下调），且TNFRSF1A敲减部分逆转此效应。

Inflammatory remodeling of stromal niches is associated with transcriptional signatures indicative of inflammatory stress in HSPCs in LR-MDS

配体-受体相互作用分析显示，LR-MDS中HSPC支持信号（如CXCL12-CXCR4、KITLG-KIT）减少，而促克隆信号（如JAG1-NOTCH）增强。HSPC转录组分析显示炎症应激信号（TNF-α via NF-κB、凋亡、P53通路）激活和细胞周期程序（G2M检查点、E2F靶点）下调。LR-MDS HSC中“高输出”状态（HSC-2）比例增加，且iBMSC评分与HSPC炎症基因表达线性相关。

Stromal inflammation induces inflammatory transcriptional rewiring of normal hematopoietic stem/progenitor cells and attenuates their functional capacity

小鼠实验中，IKK2SE（组成性激活NF-κB）转导的基质细胞可诱导HSPC炎症重编程（SIGHT特征），并减弱其功能（数量减少、集落形成能力和移植重建能力下降）。人类LR-MDS HSPC中14.6%的差异表达基因可由基质炎症诱导，这些基因富集于MAPK、NF-κB、TNF-α和凋亡通路。

Clonal hematopoietic stem cells display resistance against stromal niche induced inflammatory stress and reside predominantly in a transcriptional‘high-output’ state

通过RaCH-seq、SpliceUp和scRNA-seq联合分析，SF3B1突变HSPC相比残余正常HSPC，炎症应激信号减弱，而细胞周期和代谢程序增强。突变HSC主要分布于“高输出”状态，且体外共培养中突变HSPC对基质炎症诱导的抑制具有相对抗性。

Inflammatory remodeling of stromal niches is associated with leukemic progression and reduced survival in MDS

临床关联分析显示，高iBMSC评分患者总生存期缩短（40.7 vs. 54.6个月）。基于HSPC炎症特征（SIGHT-P评分）的预后模型在独立队列（GSE58831）中验证，高分患者AML转化风险更高（5年发生率33.17% vs. 6.5%），且SIGHT-P评分与IPSS评分独立相关。

研究结论表明，骨髓基质细胞的炎症性重塑是LR-MDS的早期普遍事件，由激活的CD8⁺ T细胞通过TNF-α信号驱动。这导致正常HSPC的炎症应激和功能衰竭，而突变克隆凭借相对抵抗性获得竞争优势，促进克隆演化和白血病进展。基质炎症水平与临床结局直接相关，为针对免疫-基质轴的治疗策略提供了依据。该研究不仅揭示了MDS发病的新机制，也为炎症微环境在血液恶性肿瘤中的作用提供了人类疾病证据。