《Journal of Investigative Dermatology》：Single Cell and Spatial Transcriptomics Implicate Vascular Cell Orchestration of Inflammatory Changes After Ultraviolet Light Exposure in Skin
编辑推荐：
该研究通过转录组学分析18例重度痤疮患者基线及治疗1/8/20周和6个月后非皮损皮肤的变化，发现异维A酸显著抑制氧化磷酸化、脂代谢及mTORC1信号通路，1周内免疫荧光检测显示磷酸S6（mTORC1下游标志物）表达下降，连接映射进一步提示mTOR抑制剂可能作为新型非致畸治疗方案。
Mackenzie L. Sennett | Robert P. Feehan | Tierney E. Wallace | Samantha L. Gettle | Amy L. Longenecker | Andrea L. Zaenglein | Diane M. Thiboutot | Amanda M. Nelson
美国宾夕法尼亚州赫尔希市宾夕法尼亚州立大学医学院皮肤科
摘要
异维A酸是治疗严重痤疮的金标准药物，能有效针对主要的致病因素，但存在致畸风险。其确切的作用机制尚未完全明了。计算方法（如连接性分析）可以为了解药物的作用机制提供见解，并识别出可能用于治疗痤疮的新化合物。在本研究中，我们调查了18名严重痤疮患者在异维A酸治疗前（基线期）以及治疗1周、8周、20周和治疗后6个月的非病变皮肤中的转录组变化。分析结果显示，异维A酸显著抑制了多种代谢途径，包括氧化磷酸化、脂质代谢和mTORC1信号通路。通过对痤疮患者皮肤进行免疫荧光染色（检测mTORC1的下游标志物pho-S6），证实早在治疗第1周时mTORC1信号通路就已经减弱。此外，连接性分析显示mTOR抑制剂是能够模拟异维A酸转录组特征的候选药物。这些发现加深了我们对异维A酸作用机制的理解，并表明mTORC1可能是开发更安全、无致畸性的痤疮治疗药物的潜在靶点。
引言
寻常痤疮（痤疮）是全球最常见的皮肤病之一，每年新发病例约为1.174亿例（Chen等人，2022年）。目前有多种痤疮治疗方法，主要包括局部用药、全身抗生素、激素类药物以及口服异维A酸（Reynolds等人，2024年）。治疗指南建议轻度痤疮患者采用多种治疗方法，而中度至重度痤疮患者则应使用全身抗生素或异维A酸（Reynolds等人，2024年）。
异维A酸是治疗严重痤疮的有效药物。尽管疗效显著且已长期使用，但其确切的分子机制仍不清楚。阐明这些机制有助于开发避免致畸风险的新痤疮治疗方法。通过分析药物治疗引起的转录组变化（如连接性分析），可以识别出具有相似基因表达特征的实验性化合物和FDA批准的药物（Pushpakom等人，2019年）。基于连接性分析的药物再利用方法已为多种疾病（包括炎症性肠病、肥胖症、肺腺癌等）找到了潜在的治疗候选药物（Dudley等人，2011年；Liu等人，2015年；Wang等人，2011年）。将这种方法应用于痤疮研究，可能会发现与异维A酸作用相似的化合物。
在本研究中，我们收集了18名严重痤疮患者在异维A酸治疗前、治疗期间及治疗后的皮肤样本，以评估随时间变化的转录组情况。通过RNA测序，我们确定了与异维A酸治疗效果相关的分子变化，从而更好地理解其作用机制。此外，我们还利用连接性分析来识别具有类似异维A酸基因表达特征的化合物，以期发现新的痤疮治疗药物。
研究结果
异维A酸在20周内可减少痤疮病变数量、皮脂分泌及痤疮严重程度。
我们招募了20名严重痤疮患者，所有患者均按医生建议使用异维A酸作为标准治疗方案。其中2名患者失访，被排除在分析之外。18名患者完成了研究（见补充表S1）。对所有患者的完整厚度皮肤活检样本进行了痤疮严重程度和基因表达分析，以评估异维A酸引起的转录组变化。每次随访时，均由经过认证的皮肤科医生评估痤疮病情。
讨论
我们通过RNA测序研究了异维A酸对皮肤转录组的长期影响，并试图发现新的痤疮治疗方法。通过差异基因表达和通路富集分析，我们发现了与异维A酸早期和晚期反应相关的已知和未知基因及通路，为理解其完整作用机制提供了重要线索。重要的是，我们还利用连接性分析来识别相关药物。
结论
在严重痤疮患者中，非病变皮肤在治疗后1周、8周和20周时表现出显著的、持续的转录组变化，表现为广泛的代谢途径和mTORC1信号通路受到抑制。连接性分析进一步表明mTOR抑制剂能够引发类似的转录组反应。这些发现提示，靶向mTORC1可能对痤疮治疗具有潜在疗效。需要进一步研究来验证这些发现并进一步探索相关机制。
人类受试者
宾夕法尼亚州立大学医学院机构审查委员会批准了这项研究（批准编号2238）。共有20名患者参与研究，其中2名患者失访，被从数据分析中剔除。完成研究的18名患者的临床和人口统计数据见补充表S1。所有患者在研究开始时均未使用过异维A酸。18名患者中有17名之前曾使用过口服/局部抗生素、局部维甲酸、过氧化苯甲酰或这些药物的组合。
免疫荧光
将经福尔马林固定、石蜡包埋的基线期和异维A酸治疗1周后的皮肤样本切成6微米厚的切片，进行pho-S6免疫荧光检测。使用的抗体和试剂包括：兔抗pho-S6核糖体蛋白（Ser235/236）（Cell Signaling Technology，目录编号4858；稀释比例1:200）；Alexa Fluor 647标记的驴抗兔二抗（Jackson ImmunoResearch，稀释比例1:400）；随后使用DAPI进行复染（Sigma公司，浓度2 μg/mL）。
利益冲突
作者声明无利益冲突。
作者贡献
概念构思：MLS、DMT、AMN
数据整理：MLS、TEW、SLG、AMN
数据分析：MLS
资金筹集：DMT、AMN
研究实施：MLS、RPF、TEW、SLG、ALL、ALZ、DMT、AMN
方法学设计：MLS、ALL、ALZ、DMT、AMN
项目管理：AMN
资源协调：MLS、RPF、TEW、SLG、ALL、ALZ、DMT、AMN
软件使用：MLS
监督：ALZ、DMT、AMN
结果验证：MLS、RPF、DMT、AMN
可视化处理：MLS、AMN
初稿撰写：MLS、DMT、AMN
审稿/编辑：MLS、RPF、TEW、SLG、ALL、ALZ、DMT、AMN
未引用的参考文献
Akda?等人，2020年，《Expanded CMap》。
致谢
本研究得到了MCJ Amelior基金会的慷慨资助。此外，宾夕法尼亚州立大学医学院皮肤病研究基金也提供了部分资金支持。
