eLife：单细胞图谱预测儿童克罗恩病的严重程度

　　

克罗恩病是一种炎症性肠病（IBD），通常采用抗TNF疗法进行治疗。然而，大多数患者仍然会复发，且病情不可避免地出现进展。

目前的单细胞RNA测序（scRNA-seq）图谱主要来自确诊为难治性IBD的患者，这限制了人们了解哪些细胞类型、亚群和状态能够预示疾病的严重程度和治疗应答。

波士顿儿童医院等机构的研究人员近日绘制了一份儿童克罗恩病治疗前后的详细图谱，以帮助人们了解该疾病的进展过程。这项成果于9月1日发表在《eLife》杂志上。

在所有IBD中，儿童期发病的克罗恩病尤为常见，占所有IBD病例的25%，并且由于其发病早且缺乏专门针对儿童的治疗方案，因此会严重影响患者的生活质量。

治疗方案需根据每位患儿的具体情况制定，但通常包括类固醇激素和免疫调节药物，以及针对肿瘤坏死因子-α（TNFα）的抗体。

共同第一作者、波士顿儿童医院的Kyle Kimler表示：“尽管靶向TNF是许多自身免疫性和炎症性疾病的共同治疗策略，但并非对所有患者都有效，许多患者最终会发展成TNF耐药性疾病。”

“了解哪些患者不需要TNF疗法，哪些患者可以借此控制病情，以及哪些患者可能完全无法从中获益，这一点至关重要。” 

研究人员采用单细胞RNA测序技术，分析了14名未经治疗的克罗恩病患儿的小肠活检样本、其中8名患儿治疗后的活检样本，以及13名对照组患儿（患有功能性胃肠道疾病）的活检样本。

他们成功地将接受抗TNF药物治疗的患儿分为完全缓解组和部分缓解组，并将这些结局与患者确诊时的细胞状态联系起来。

为了辅助分析，研究人员开发出一种名为ARBOL（西班牙语中意为“树”）的全新开源生物信息学工具。该工具反复将数据组拆分成更小的子组，从而构建出细胞“状态”树。

他们利用这种工具生成了两个详尽的细胞图谱，分别用于描述儿童克罗恩病（pediCD图谱）和功能性胃肠道疾病，这两个图谱分别包含94,451个和107,432个细胞。基于这些图谱，他们识别出可预测疾病严重程度和治疗结果的特定细胞特征。

与疾病严重程度增加相关的细胞组成变化具体表现为：促炎免疫细胞（包括T细胞、细胞毒性NK细胞、单核细胞和巨噬细胞亚群）数量增加，而覆盖健康肠道的代谢特化细胞亚群的数量减少。

研究团队指出，诊断时的显著细胞变化反映了临床观察到的疾病严重程度，这影响了是否使用抗TNF药物进行治疗的决策。

随后，他们将儿童克罗恩病细胞图谱与8名患儿的随访治疗数据以及接受治疗的成年克罗恩病患者的单细胞图谱相结合。结果表明，抗TNF治疗会使儿童克罗恩病的细胞生态系统推向更严重的难治性疾病状态，这种状态多见于成年克罗恩病。

资深作者、波士顿儿童医院的Leslie Kean教授表示：“儿童克罗恩病的严重程度无法由单一细胞亚群或基因来预测，这反映了其中涉及的复杂遗传和环境因素。但通过这项研究，我们精确地发现了克罗恩病细胞组成的哪些变化能够预示疾病的严重程度和治疗应答。”

作者指出，他们的研究仍存在一些需要重点考虑的局限性。例如，尽管与以往研究相比，他们在单细胞分辨率下分析了更多未经治疗的患者，但受样本量限制，其分析范围仅限于所采用的严格纳入/排除标准、随访周期，以及在诊断过程早期纳入未经治疗患者的能力。

因此，他们无法在该队列中直接建立遗传因素与环境因素（如肠道微生物组、感染和饮食因素）之间的关联。

通讯作者、波士顿儿童医院的Jose Ordovas-Montanes认为：“了解功能性胃肠病和炎症性肠病在全球患者中的不同表现及其相关影响因素至关重要。未来的研究需要纳入多个队列，以帮助我们获得更多地域性和普遍性的疾病信息。”