整合单细胞 RNA 测序与 T 细胞受体库分析揭示急性肝同种异体移植排斥反应的独特免疫学特征

《Genome Medicine》：Integrative single-cell RNA-seq and TCR repertoire analysis reveals distinct immunological features of acute liver allograft rejection

摘要

背景

肝脏移植是终末期肝病的确定性治疗方法，但急性同种异体排斥反应影响 15–30% 的受者。由于潜在的亚临床免疫机制尚未完全被理解，且诊断仍依赖侵入性组织学活检，因此早期预测排斥反应仍然困难。本研究旨在识别易导致受者发生急性排斥反应的分子特征。

方法

我们分析了 20 例肝脏移植受者的术前和术后配对外周血单个核细胞样本，其中包括 10 例急性排斥反应（AR）和 10 例无排斥反应（NR）。病例在临床参数上进行了匹配，包括年龄、性别、肝癌（HCC）状态、自身免疫状态、ABO 相容性和供者年龄。利用整合的单细胞 RNA 和 T 细胞受体测序，我们谱系分析了 88,940 个高质量细胞，并表征了细胞异质性、克隆动力学、基因调控网络以及细胞间通讯，以识别与排斥反应相关的免疫特征。

结果

AR 受者表现出独特的术前免疫状态，表明存在易导致急性排斥反应的分子特征。这些特征包括炎症性 NK 细胞激活且干扰素反应性增强，单核细胞组成和转录程序改变并以干扰素相关特征为标志，以及相对于 NR 受者偏向效应记忆 CD8 T 细胞状态。移植后，尽管进行了免疫抑制，AR 患者仍维持着高度的免疫活性，伴随 KIR 表达的效应记忆 CD8 T 细胞群体扩增以及 CD8 T 细胞中 IRF1 表达增加。我们进一步识别了 15 个稳健的 AR 相关基因，这些基因在各个时间点均被一致检测到，并在肝活检组织中对其中一部分基因进行了验证。

结论

发生急性排斥反应的受者表现出独特的术前免疫状态，并且与无排斥反应的受者相比，移植后经历了不同的免疫重塑。这些与排斥反应相关的细胞和分子特征可能实现对风险患者的早期、无创识别，并为肝脏移植中更精确的监测和管理提供基础。