免疫组库分析揭示湿证在银屑病、类风湿关节炎和溃疡性结肠炎中的独特适应性免疫特征

《Cell Proliferation》：Immune Repertoire Profiling Reveals Distinct Adaptive Immune Signatures of Dampness ZHENG Across Psoriasis, Rheumatoid Arthritis and Ulcerative Colitis

　　

自身免疫性疾病（autoimmune diseases, AID），包括银屑病（psoriasis, Ps）、类风湿关节炎（rheumatoid arthritis, RA）和溃疡性结肠炎（ulcerative colitis, UC），在全球范围内造成重大健康负担。对这些疾病进行更精细的分类对于实现靶向治疗策略至关重要。传统中医（Traditional Chinese Medicine, TCM）正获得全球越来越多的认可，为疾病异质性提供潜在见解。在本研究中，研究人员对59名参与者（包括Ps、RA、UC患者和健康对照）进行了全面的T细胞受体（T cell receptor, TCR）和B细胞受体（B cell receptor, BCR）组库测序。根据标准化TCM诊断标准，患者进一步分为湿证（Dampness）组和非湿证（non-Dampness）组。分析了组库组成、克隆型丰度、多样性指标、V基因使用和共享的CDR3模式。应用机器学习方法（LASSO回归、GLM和OPLS-DA）来识别诊断生物标志物，随后在独立队列中进行验证。与健康对照相比，Ps、RA和UC患者表现出克隆型丰度降低和TCR/BCR多样性减弱，表明适应性免疫收缩。观察到湿证特异性的改变，包括Ps伴湿证中IgK和IgL克隆型丰度选择性减少，RA伴湿证中TRA/TRB多样性增加，以及UC伴湿证中TRG克隆型计数/读段比例升高。按湿证分层揭示了不同的免疫组库结构，其特征为D50指数升高、大克隆比例降低以及优先V基因使用，包括TRAV20、TRAV38-2DV8和TRAV8-3。无监督降维显示，在多种疾病中，湿证组与非湿证组之间存在显著分离。一个三基因V-segment模型在独立验证队列中达到了0.804的AUC和74.7%的准确率，支持其作为湿证客观生物标志物的潜在效用。研究人员的发现表明，基于TCM的表型分型可能为自身免疫性疾病的分组提供一种有意义的方法，从而为基于更辨证分型的治疗策略提供基础。

**论文解读：免疫组库分析揭示湿证在银屑病、类风湿关节炎和溃疡性结肠炎中的独特适应性免疫特征**

**研究背景与问题**

自身免疫性疾病，包括银屑病（psoriasis, Ps）、类风湿关节炎（rheumatoid arthritis, RA）和溃疡性结肠炎（ulcerative colitis, UC），在全球范围内患病率高达7.6%–9.4%，约每十人中就有一人受累。这些疾病发病机制复杂，涉及遗传易感性、表观遗传修饰、环境触发因素以及先天性和适应性免疫应答失调。尽管现代医学对这三种疾病已有明确的诊断标准，但基于疾病异质性的精细分类仍显不足，限制了靶向治疗策略的精准实施。传统中医（Traditional Chinese Medicine, TCM）基于“证候（ZHENG）”辨证的独特理论体系，为疾病分类提供了补充视角。湿证（Dampness ZHENG）是TCM中一类常见且重要的证候，其临床表现从皮肤红斑、鳞屑（如Ps）、关节僵硬肿痛（如RA）到腹泻、黏液便（如UC），横跨多种自身免疫性疾病。然而，湿证的免疫学基础尚不明确，传统辨证方法主观性强且缺乏客观分子标志物。因此，开展本研究旨在通过免疫组库测序技术，系统解析Ps、RA和UC患者中湿证相关的适应性免疫特征，探索客观化辨证依据，为中西医结合精准分型治疗奠定基础。

**研究内容与结论**

研究人员对来自广东省中医院的59名参与者（包括19例Ps、20例RA、10例UC患者及10例健康对照）进行了七条链（TRA、TRB、TRD、TRG、IGH、IGK、IGL）的TCR和BCR免疫组库高通量测序。根据标准化湿证诊断量表（总分≥15分），将患者进一步分为湿证组（n=25）和非湿证组（n=24）。通过分析组库组成、克隆型丰富度、多样性指数、V基因使用频率及共享CDR3模式，并结合LASSO回归、广义线性模型（GLM）和正交偏最小二乘判别分析（OPLS-DA）进行特征选择，最终在独立验证队列（n=83）中评估诊断模型性能。主要结论包括：1）与健康对照相比，Ps、RA和UC患者均表现出适应性免疫组库的收缩，包括克隆型丰富度降低和多样性下降，提示慢性抗原刺激下的克隆限制性扩增。2）按湿证分层后，三种疾病中均鉴定出湿证特异性免疫重组：Ps湿证患者出现IgK和IgL克隆型选择性减少；RA湿证患者表现为TRA/TRB多样性增加及大克隆比例降低；UC湿证患者则呈现TRG克隆型计数和读段比例升高。3）跨疾病分析显示，湿证患者具有统一的免疫特征，包括D50指数升高、大克隆比例降低，以及优先使用TRAV20、TRAV38-2DV8和TRAV8-3基因。4）基于LASSO、GLM和OPLS-DA三种方法交叉筛选的四个候选V基因中，TRAV20、TRAV38-2DV8和TRAV8-3构建的逻辑回归模型在独立验证队列中达到AUC 0.804和准确率74.7%，表明其作为湿证客观生物标志物的潜力。该研究论文发表在《Cell Proliferation》。

**关键技术方法**

本研究采用的主要关键技术方法包括：1）基于UMI（unique molecular identifiers）的七链TCR/BCR免疫组库测序（iR-RepSeq plus 7-Chain Cassettes），对59例训练队列和83例独立验证队列（均来自广东省中医院）的外周血RNA进行建库，在Illumina NovaSeq平台进行双端300 bp测序，通过MiGEC和iRmap程序进行UMI纠错、序列比对及CDR3区域提取。2）机器学习特征选择与建模：在训练队列中，采用LASSO回归（10折交叉验证，惩罚因子为0强制纳入疾病协变量）、OPLS-DA（VIP>1.5）和GLM（FDR<0.1）三种方法交叉筛选差异V基因，取交集得到4个候选基因；随后通过ROC分析筛选出AUC最高的3个基因（TRAV20、TRAV38-2DV8、TRAV8-3），并比较逻辑回归、决策树、随机森林、K近邻和XGBoost五种算法性能，最终选择逻辑回归构建诊断模型，并在独立验证队列中评估泛化能力。

**研究结果**

**3.1 队列特征**：纳入59名参与者（19例Ps、20例RA、10例UC、10例健康对照），所有患者均来自广东省中医院，组间年龄和性别无显著差异。

**3.2 Ps、RA和UC中适应性免疫组库的趋同收缩**：与健康对照相比，Ps患者表现为TRG链选择性减少；RA患者呈现TRA和TRG链广泛收缩；UC患者则显示TCR链（TRA、TRB、TRG）显著减少而BCR链（IgH、IgK）扩增。三种疾病均表现出uCDR3克隆型数量减少和基于香农熵的多样性降低，树状图显示克隆偏斜。这些结果提示慢性抗原刺激下的适应性免疫收缩。

**3.3 湿证与疾病特异性免疫重塑相关**：按湿证分层后，Ps湿证患者IgK和IgL克隆型丰富度显著降低；RA湿证患者表现出T细胞链（TRB、TRG）比例降低、B细胞链（IGH、IGK）比例升高，以及TRA/TRB多样性增加和大克隆比例降低；UC湿证患者则呈现TRG读段比例和克隆型计数升高。UMAP降维分析显示湿证与非湿证组间显著分离。

**3.4 湿证的跨疾病免疫特征**：将所有患者按湿证状态重新分组，湿证组D50指数显著升高、大克隆比例降低，提示T细胞组库均匀度增加。V基因使用分析显示，湿证组TRAV20、TRAV38-2DV8和TRAV8-3使用频率升高，而TRAV3及多个IGKV/IGLV基因使用频率降低。共享CDR3序列分析显示TRA、IGK和IGL克隆型在两组间差异富集。

**3.5 预测模型鉴定TRAV20、TRAV38-2DV8和TRAV8-3作为湿证的候选生物标志物**：通过LASSO、OPLS-DA和GLM三种方法交叉筛选，得到4个候选V基因（TRAV20、TRAV38-2DV8、TRAV8-3、TRBV5-1）。ROC分析显示TRAV20、TRAV38-2DV8和TRAV8-3的AUC最高。逻辑回归模型在独立验证队列（57例湿证，26例非湿证）中达到准确率74.7%、AUC 0.804（95% CI: 0.640–0.836，灵敏度0.825，特异度0.577）。免疫组化分析显示湿证与非湿证组间T/B细胞浸润无显著差异，提示组库改变反映克隆结构而非淋巴细胞总数。

**讨论与结论**

讨论部分指出，Ps、RA和UC患者均存在适应性免疫组库的趋同收缩，但链参与模式存在疾病特异性，如UC表现为TCR多样性降低而BCR成分相对扩增，与肠道炎症中体液免疫增强一致。湿证作为一种跨疾病TCM证候，其免疫组库特征（D50升高、大克隆减少、特定V基因优先使用）揭示了共同的抗原驱动选择压力。通过LASSO、GLM和OPLS-DA三种方法交叉验证，筛选出TRAV20、TRAV38-2DV8和TRAV8-3作为湿证诊断标志物，逻辑回归模型在独立验证队列中表现出良好性能。TRAV20在自身免疫性乳糜泻中已有结构功能关联，TRAV38-2DV8与铜死亡相关免疫治疗反应相关，TRAV8-3是MAIT细胞的特征基因，这些发现为湿证的分子机制研究提供了新方向。研究局限性包括样本量较小、缺乏HLA分型及功能验证，未来需结合单细胞测序、抗原刺激实验和微生物组分析进一步阐明。结论部分总结：Ps、RA和UC患者表现出疾病特异性但趋同的适应性免疫组库收缩；按湿证分层揭示了超越西医疾病分类的独特克隆结构和V基因使用模式；三基因TCR V-segment模型在区分湿证与非湿证患者方面显示出良好的诊断性能。该研究表明免疫组库测序可通过CDR3丰度、组库多样性和V基因重排等参数实现TCM证候的客观表征，为改进TCM患者分类和中西医结合治疗策略提供了基础。