《HemaSphere》:Targeted proteomics reveal histiocytosis-associated neurodegeneration signatures
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神经退行性变(ND)是朗格汉斯细胞组织细胞增生症(LCH)的一种严重并发症,但其潜在生物学机制和可靠的生物标志物仍知之甚少。本研究旨在(1)深入了解调控ND的神经免疫学机制,(2)评估已有及新型生物标志物对ND-LCH的临床价值。研究人员将靶向蛋白质组学和神经
神经退行性变(ND)是朗格汉斯细胞组织细胞增生症(LCH)的一种严重并发症,但其潜在生物学机制和可靠的生物标志物仍知之甚少。本研究旨在(1)深入了解调控ND的神经免疫学机制,(2)评估已有及新型生物标志物对ND-LCH的临床价值。研究人员将靶向蛋白质组学和神经丝轻链(NFL)检测应用于伴有或不伴有ND的LCH患者以及对照组队列的脑脊液(CSF)和血浆样本。ND-LCH表现出独特的CSF蛋白质组学特征,其特征是诱饵受体(包括白细胞介素-1受体2型(IL-1RT2))、巨噬细胞活化标志物以及细胞毒性和免疫调节蛋白水平升高。CSF IL-1RT2对ND-LCH的特异性高于CSF NFL(0.99 [0.99–1.0] 对比 0.88 [0.80–0.96]),并可追踪疾病的纵向变化。血浆分析揭示了一种互补的免疫特征,其中NFL与CSF标志物(包括IL-1RT2)相关,并能将ND-LCH与对照组区分开来。在来自法国和日本的独立血浆NFL队列中,成年组织细胞增生症相关ND患者的NFL水平升高得到证实。这些发现定义了ND-LCH的神经炎症特征,并确定IL-1RT2作为诊断和监测的新型候选生物标志物。
朗格汉斯细胞组织细胞增生症(LCH)是一种起源于单核吞噬细胞谱系的髓系炎症性肿瘤,可累及中枢神经系统(CNS),其中神经退行性变(ND)是严重且难治的并发症。ND-LCH常表现为小脑和基底节对称性信号异常,可导致运动及认知功能障碍,早期检测和有效治疗仍是重大挑战。既往研究提出骨桥蛋白(OPN)和神经丝轻链(NFL)可能作为候选标志物,但缺乏对广谱可溶性蛋白的无偏筛选方法,且疾病罕见导致样本量受限。为此,研究人员利用靶向蛋白质组学和高灵敏NFL检测技术,系统分析了LCH患者脑脊液(CSF)和血浆中的蛋白质谱,旨在揭示ND-LCH的神经免疫机制并评估新型生物标志物的临床价值;该研究发表于《HemaSphere》。
研究人员采用了多中心队列设计。发现队列来自瑞典Karolinska大学医院,包含30例LCH患者的46份CSF和23份血浆样本,并纳入儿科急性淋巴细胞白血病(ALL)患者、健康儿童、健康年轻成人和多发性硬化(MS)患者作为对照。验证队列来自法国(59例成人组织细胞增生症)和日本。技术方法上,研究使用Olink平台的靶向蛋白质组学(Immuno-Oncology和Cardiovascular III panels)定量177种蛋白;CSF NFL采用常规ELISA,血浆NFL采用Simoa超敏检测;对候选标志物白细胞介素-1受体2型(IL-1RT2)进一步用常规ELISA在独立样本中验证。此外,研究人员重新分析了已发表的BRAFV600E小胶质细胞小鼠模型RNA-seq数据,评估候选标志物的转录表达。
结果部分如下:
**发现队列、对照组与标志物选择**:通过UMAP无监督分析,ND-LCH患者的CSF蛋白谱形成独立聚类,与MS及非ND对照明显分离;脊髓病变患者样本与ND-LCH聚类,故纳入分析。差异表达分析鉴定出98种在ND-LCH中显著改变的蛋白。
**CSF靶向蛋白质组学揭示诱饵受体、巨噬细胞活化和细胞毒性免疫反应**:ND-LCH的CSF中显著上调的蛋白包括诱饵受体IL-1RT2、单核细胞趋化蛋白MCP-3/CCL7、基质金属蛋白酶MMP12,以及巨噬细胞活化标志物(CD163、CHIT1等)和细胞毒性免疫相关蛋白(颗粒酶、穿孔素等)。IL-1RT2在区分ND-LCH与非ND对照时ROC AUC达到0.99(95% CI 0.99–1.0),优于CSF NFL(AUC 0.88),且与MS相比仍具特异性。
**ND-LCH血浆蛋白质组学特征**:血浆中ND-LCH样本同样形成独立簇,NFL和MMP-3升高,而多种免疫激活标志物(如IL-12、NCR1、CHIT1等)相对降低。六种蛋白(IL-12、NCR1、CHIT1、PSP-D、PRTN3、CD93)在CSF中上调但血浆中下调,提示CNS区室富集。血浆NFL与CSF中多个ND-LCH标志物(包括IL-1RT2、KLRD1、TNF-R2等)显著相关,并能区分ND-LCH患者。
**成人组织细胞增生症相关ND中血浆NFL升高**:在法国验证队列中,伴有ND的成人患者血浆NFL水平显著高于无ND患者(中位25.5 pg/mL vs. 13.1 pg/mL),且与年龄相关;日本队列虽未进行正式推断,但观察到类似趋势,其中两例近期接受Ara-C治疗的非CNS患者出现NFL升高。
**IL-1RT2作为新型诊断和治疗反应候选生物标志物**:在BRAFV600E小胶质细胞小鼠模型中,IL-1RT2和MMP12的mRNA表达较野生型增加。ELISA验证显示,ND-LCH患者CSF IL-1RT2水平显著高于对照(中位675.4 pg/mL vs. 0 pg/mL),且在BRAF/MEK抑制剂治疗后下降,疾病进展或复发时升高,其中一例患者的IL-1RT2升高先于MRI可见的ND改变。
讨论部分指出,ND-LCH的CSF蛋白质组学特征提示巨噬细胞活化和细胞毒性免疫反应参与神经退行性变,而诱饵受体(如IL-1RT2)可能反映大脑对抗炎症的自我保护机制。研究还发现BRAFV600E驱动的微胶质细胞炎症表型与ND相关。尽管IL-1RT2的ROC AUC接近完美,但结果需独立验证;血浆NFL在BRAF/MEKi治疗下仍持续升高,提示现有疗法无法完全控制ND,需要新的治疗策略。研究结论为:这些发现定义了ND-LCH的神经炎症特征,并确定IL-1RT2作为诊断和监测的新型候选生物标志物。