《Frontiers in Immunology》：Integrated multi-omics analysis reveals shared IFN-γ-associated monocyte signatures in primary Sj?gren’s syndrome and Alzheimer’s disease
编辑推荐：
背景：原发干燥综合征（primary Sj?gren’s syndrome，pSS）在流行病学上与阿尔茨海默病（Alzheimer’s disease，AD）风险升高相关；然而二者之间共享的IFN-γ相关免疫机制仍不清楚。方法：研究人员整合并分析了AD与pSS
背景：原发干燥综合征（primary Sj?gren’s syndrome，pSS）在流行病学上与阿尔茨海默病（Alzheimer’s disease，AD）风险升高相关；然而二者之间共享的IFN-γ相关免疫机制仍不清楚。方法：研究人员整合并分析了AD与pSS患者的外周血转录组、单细转录组及表观基因组数据集，并利用患者外周血样本与体外IFN-γ刺激实验进一步验证，系统刻画共享的IFN-γ相关免疫特征。结果：整合多组学分析揭示pSS与AD之间存在共享的IFN-γ相关免疫特征，其转录响应主要富集于CD14+与CD16+单核细胞；其中OAS3在两类单核细胞中均持续上调。Western blot分析证实pSS与AD患者外周血中OAS3蛋白表达升高。公开多组学数据与体外IFN-γ刺激实验显示，OAS3表达随IFN-γ刺激时间增加而上调，低剂量刺激下仍持续诱导；在葡萄糖与半乳糖培养条件下，虽IFN-γ相关炎症转录谱不同，但OAS3均持续诱导。ATAC-seq与CUT&Tag分析显示，IFN-γ刺激增加OAS3启动子染色质可及性并增强H3K4me1富集，该过程可能与JAK/STAT信号通路激活有关。对公开OAS3敲除THP-1数据集的探索性分析显示，免疫相关与神经退行相关通路富集发生改变。结论：该研究表明pSS与AD共享IFN-γ相关免疫炎症特征，并鉴定OAS3为候选IFN-γ响应分子，其对IFN-γ刺激具有持续响应性，为二者共享免疫特征提供新认识，并支持OAS3作为未来机制与转化研究中外周生物标志物的潜力。
研究背景方面，阿尔茨海默病（Alzheimer’s disease，AD）是以进行性认知下降和神经元丢失为特征的慢性神经退行性疾病，其病理涉及淀粉样蛋白β（amyloid-β，Aβ）沉积、tau蛋白过度磷酸化及神经炎症，但疾病机制仍不完全清楚。原发干燥综合征（primary Sj?gren’s syndrome，pSS）是典型的系统性自身免疫病，以慢性炎症和外分泌腺淋巴细胞浸润为核心，常累及多器官系统，并可见神经系统表现。流行病学研究显示，pSS患者发生AD的风险显著升高，提示两种疾病可能共享共同免疫病理机制；然而针对二者共病的机制研究有限，共享免疫调控网络尚未阐明。干扰素（interferon，IFN）信号是pSS核心致病通路，其中II型干扰素即IFN-γ主要通过Janus激酶/信号转导与转录激活因子（Janus kinase/signal transducer and activator of transcription，JAK/STAT）通路诱导干扰素刺激基因（interferon-stimulated genes，ISGs）表达，并调节单核细胞、巨噬细胞等天然免疫细胞功能；在AD中，IFN-γ可促进单核细胞、巨噬细胞和微胶质细胞活化并增强炎症基因表达，但其是否参与pSS与AD的共享免疫特征仍不明确。因此，研究人员开展本研究，以系统刻画AD与pSS中外周免疫层面共享的IFN-γ相关特征及其转录与染色质规律。
主要关键技术方法方面，研究人员使用来自GEO数据库的外周血转录组、单细转录组（single-cell RNA sequencing，scRNA-seq）、ATAC测序（assay for transposase-accessible chromatin using sequencing，ATAC-seq）、H3K4me1 CUT&Tag（cleavage under targets and tagmentation，CUT&Tag）、OAS3敲除THP-1细胞RNA测序等公开数据集；临床样本来源于健康对照、pSS患者与AD患者的外周血及外周血单个核细胞（peripheral blood mononuclear cells，PBMCs）；并采用DESeq2、limma、Seurat、AddModuleScore、基因集富集分析（gene set enrichment analysis，GSEA）、KEGG富集分析、Western blot及体外IFN-γ刺激实验进行整合分析。
研究结果方面，3.1 鉴定AD与pSS之间共享的IFN-γ相关基因：研究人员通过整合AD与pSS外周血转录组数据集，获得35个共享差异表达基因（differentially expressed genes，DEGs），其中15个在两病中均上调；与IFN-γ相关基因集取交集后得到IRF5、SOCS1、OAS3、SERPING1、IRF7和LGALS3BP六个共享IFN-γ相关DEGs，说明两病外周血存在共同IFN-γ相关上调程序。
3.2 单细转录组分析揭示AD与pSS中共享的IFN-γ响应单核细胞亚群：研究人员对AD与pSS的PBMC scRNA-seq数据分析发现，CD16+单核细胞IFN-γ评分最高，其次为CD14+单核细胞；IRF5、OAS3、IRF7主要在单核细胞中高表达，其中OAS3与IRF5更具单核细胞特异性，说明CD14+与CD16+单核细胞是两病中主要的IFN-γ响应细胞群。
3.3 OAS3在单核-巨噬细胞谱系中表现出强IFN-γ响应表达模式：研究人员整合多数据集与Western blot发现，OAS3在AD与pSS患者PBMC中蛋白表达显著升高；在CD14+单核细胞、巨噬细胞集落刺激因子（macrophage colony-stimulating factor，M-CSF）来源人巨噬细胞（monocyte-derived macrophages，MDMs）中，IFN-γ可时间依赖性诱导OAS3，低剂量即可强诱导，而IRF5变化有限，说明OAS3是单核-巨噬细胞谱系中高度IFN-γ响应分子。
3.4 葡萄糖与半乳糖培养条件下IFN-γ相关炎症转录响应不同：研究人员利用GSE290458分析发现，IFN-γ在葡萄糖与半乳糖条件下均显著诱导OAS3；但GSEA显示，NF-κB信号通路、TNF信号通路、趋化因子信号通路及细胞因子-细胞因子受体相互作用等炎症相关通路在半乳糖条件下相对更强富集，说明代谢状态可调节IFN-γ诱导的炎症转录程序，而OAS3诱导相对稳定。
3.5 IFN-γ诱导的OAS3表达伴随表观遗传重塑：研究人员整合RNA-seq、ATAC-seq与H3K4me1 CUT&Tag数据发现，IFN-γ刺激后OAS3表达快速上升，撤去刺激后下降但高于基线，JAK抑制剂ruxolitinib可进一步抑制；OAS3启动子区染色质可及性与H3K4me1富集在IFN-γ刺激后增强，撤刺激后部分维持，ruxolitinib则明显削弱该变化，提示OAS3持续表达伴随JAK/STAT相关染色质开放与活性增强子修饰。
3.6 OAS3缺失伴随免疫与神经退行相关转录程序改变：研究人员对OAS3敲除THP-1公开数据做探索性GSEA，发现阿尔茨海默病、帕金森病、亨廷顿病、氧化磷酸化、类风湿关节炎、系统性红斑狼疮、抗原加工与提呈及胞质DNA感受通路等呈负富集；因样本量小，该结果仅作为假设生成，提示OAS3缺失可伴免疫与神经退行相关转录程序改变。
讨论部分总结方面，研究人员指出，pSS与AD共享外周IFN-γ相关单核细胞免疫特征，OAS3作为经典ISG，比上游调控分子IRF5更适合作为单核/巨噬细胞持续IFN-γ转录活性的候选标志；代谢条件可改变整体炎症转录谱，但OAS3诱导较保守；JAK/STAT抑制与OAS3位点染色质特征减弱相关，但尚缺直接因果证据；OAS3敲除数据仅具探索性；既往研究支持OAS3与神经炎症、认知障碍及pSS自身抗原性相关。研究局限包括公开数据异质性、预定义IFN-γ基因集可能增强结果相关性、缺乏中枢神经系统病理直接评价与充分功能验证。未来需借助OAS3增益/缺失模型、疾病动物模型、纵向队列与整合多组学进一步明确其机制与转化价值。
结论部分翻译方面：综上，通过整合多组学分析与初步实验验证，本研究鉴定出pSS与AD中共享的IFN-γ相关单核细胞免疫特征，并鉴定OAS3为在所用数据集与实验条件下持续表达的候选IFN-γ响应下游分子。进一步分析显示，OAS3持续表达伴随OAS3启动子区染色质可及性改变与H3K4me1富集增强，且ruxolitinib处理可削弱这些改变，与JAK/STAT信号可能参与相一致。总体结果深化了对pSS与AD共享外周免疫特征的认识，并支持将OAS3作为机制研究及IFN-γ相关免疫活化外周标志物候选分子开展进一步研究。该论文发表在《Frontiers in Immunology》。
