發(fā)布時(shí)間：2020-11-20 18:33

　　 背景強(qiáng)直性脊柱炎是一種慢性炎癥性疾病,在世界范圍內(nèi)流行。四十五年前,強(qiáng)直性脊柱炎的患病率被發(fā)現(xiàn)與人類(lèi)白細(xì)胞抗原(HLA)I類(lèi)表面分子HLA-B27的表達(dá)有關(guān),并且超過(guò)90%的AS患者攜帶至少一個(gè)HLA-B27等位基因。除HLA-B27外,全基因組關(guān)聯(lián)研究(GWASs)發(fā)現(xiàn)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)氨肽酶1(ERAP1)基因的多樣性是強(qiáng)直性脊柱炎的危險(xiǎn)因素,ERAP1多態(tài)性變體僅影響攜帶HLA-B27等位基因的患者的疾病易感性。ERAP1的功能是處理I類(lèi)MHC呈遞的抗原肽。盡管這種聯(lián)系證明AS是一種與MHC I類(lèi)分子HLA-B27呈遞的導(dǎo)致關(guān)節(jié)炎的抗原肽強(qiáng)烈相關(guān)的自身免疫疾病,但αββT細(xì)胞在強(qiáng)直性脊柱炎發(fā)病中所起的作用仍然難以捉摸。其中有兩個(gè)主要的謎團(tuán):1)當(dāng)清除CD8T細(xì)胞時(shí),強(qiáng)直性脊柱炎的動(dòng)物模型的疾病表型依然沒(méi)有減弱,然而強(qiáng)直性脊柱炎的動(dòng)物模型來(lái)源的CD4 T細(xì)胞卻可以轉(zhuǎn)移強(qiáng)直性脊柱炎的疾病表型;2)如果CD4 T細(xì)胞驅(qū)動(dòng)強(qiáng)直性脊柱炎的發(fā)病機(jī)制,那么MHC-I類(lèi)分子HLA-B27是如何激活這些識(shí)別MHC-II抗原的CD4 T細(xì)胞的機(jī)制尚不清楚。而且,與以往的臨床研究一致,我們發(fā)現(xiàn),與健康受試者相比,強(qiáng)直性脊柱炎患者的T細(xì)胞表型僅僅表現(xiàn)出微不足道的差異。方法在基于二代深度測(cè)序的T細(xì)胞受體β鏈免疫組庫(kù)分析技術(shù)的幫助下,我們分析了具有不同疾病活動(dòng)程度的強(qiáng)直性脊柱炎患者的T細(xì)胞亞群的免疫組庫(kù)。盡管近年來(lái)TCRP免疫組庫(kù)測(cè)序已經(jīng)成為一種廣泛應(yīng)用的技術(shù),但其臨床應(yīng)用仍然受到T細(xì)胞免疫組庫(kù)復(fù)雜性的限制。由于個(gè)體一生中會(huì)持續(xù)接觸環(huán)境中的抗原,因此T細(xì)胞免疫組庫(kù)中的有意義信息通常被無(wú)關(guān)的T細(xì)胞克隆變化的噪聲所掩蓋。因此,針對(duì)特定抗原的T細(xì)胞應(yīng)答的量化分析是T細(xì)胞免疫組庫(kù)測(cè)序應(yīng)用于臨床檢測(cè)所面臨的核心難題,特別是對(duì)于抗原未知疾病,如強(qiáng)直性脊柱炎。為了應(yīng)對(duì)這一挑戰(zhàn),我們開(kāi)發(fā)了幾種生物信息學(xué)工具來(lái)評(píng)估來(lái)自T細(xì)胞免疫組庫(kù)中T細(xì)胞反應(yīng)的變化。漸近式多樣性分析(asymptotic diversity profile)豐富度(richness),香農(nóng)指數(shù)(Shannon index)和辛普森指數(shù)(Simpson index)等多樣性指數(shù)經(jīng)常用于評(píng)估免疫組庫(kù)中的T細(xì)胞克隆頻率分布,多樣性指數(shù)可以分析T細(xì)胞克隆擴(kuò)增和選擇的狀態(tài)。然而,基于不同多樣性指數(shù)的這些分析可能產(chǎn)生不同的結(jié)果。實(shí)際上,這些不同的多樣性指數(shù)的差異在于對(duì)擴(kuò)增的克隆型使用不同的權(quán)重(weight)。為了保證多樣性分析的可靠性,我們基于Hill多樣性指數(shù),對(duì)權(quán)重進(jìn)行連續(xù)性取值來(lái)分析漸近式的多樣性分布。Top[N]相似性分析jaccard指數(shù)和morisita指數(shù)之類(lèi)的相似性指數(shù)經(jīng)常用于評(píng)估兩個(gè)T細(xì)胞免疫組庫(kù)之間的克隆型重疊,并且代表共同的T細(xì)胞應(yīng)答。以往的研究通常分別分析克隆型擴(kuò)增和克隆型重疊。在我們的研究中,我們開(kāi)發(fā)了一種新的相似性分析方法Top[N]指數(shù),用于評(píng)估擴(kuò)增的克隆型的重疊,該方法側(cè)重于反應(yīng)共同T細(xì)胞反應(yīng)下的克隆擴(kuò)增。區(qū)分抗原特異性T細(xì)胞應(yīng)答的“基序分析”算法近年來(lái),大量結(jié)構(gòu)生物學(xué)研究清楚地表明,并非CDR3的每個(gè)氨基酸都需要參與T細(xì)胞受體-抗原肽-主要組織相容性復(fù)合體的相互作用。相反,抗原識(shí)別依賴(lài)于CDR3環(huán)狀結(jié)構(gòu)中僅由少數(shù)幾個(gè)(3-4)氨基酸形成的熱點(diǎn)(hotspot)。因此,可以想象傳統(tǒng)的相似性分析錯(cuò)誤地排除了具有相同結(jié)合熱點(diǎn)但在CDR3其他位置具有不同氨基酸的TCR,而這些TCR可識(shí)別共同的抗原。因此,為了提高基于抗原特異性的相似性分析的準(zhǔn)確性,我們開(kāi)發(fā)了一種新的計(jì)算框架,用于分析T細(xì)胞免疫組庫(kù)的抗原特異性差別——基序分析(motif analysis)。基于識(shí)別抗原的CDR3基序,“基序分析”算法對(duì)于我們?cè)谶@些沒(méi)有相同CDR3序列的T細(xì)胞受體中搜索抗原特異性信息至關(guān)重要。我們使用了超過(guò)400個(gè)T細(xì)胞免疫組庫(kù)數(shù)據(jù),開(kāi)發(fā)并驗(yàn)證了“基序分析”算法。該方法能夠從T細(xì)胞免疫組庫(kù)中可靠地解析抗原特異性T細(xì)胞應(yīng)答,可以應(yīng)用于各種基于T細(xì)胞免疫組庫(kù)的臨床免疫監(jiān)測(cè),例如癌癥免疫治療。結(jié)果使用自主研發(fā)的生物信息學(xué)方法,我們研究了來(lái)自一個(gè)臨床隊(duì)列的強(qiáng)直性脊柱炎患者的CD8+,CD4+CD45RA+和CD4+CD45RO+T細(xì)胞中的TCR譜,并獲得了一些有趣的結(jié)果:1)強(qiáng)直性脊柱炎的疾病進(jìn)展與CD4+CD45RA+T細(xì)胞克隆擴(kuò)增相關(guān)。2)具有活動(dòng)性疾病的強(qiáng)直性脊柱炎患者中存在共同抗原刺激導(dǎo)致的CD4+CD45RO+和CD8+T細(xì)胞活化。3)與其他T細(xì)胞介導(dǎo)的自身免疫疾病不同,強(qiáng)直性脊柱炎患者具有獨(dú)特的T細(xì)胞抗原譜;此外,來(lái)自強(qiáng)直性脊柱炎患者的CD4和CD8 T細(xì)胞在抗原特異性上沒(méi)有差異。4)我們發(fā)現(xiàn)了一個(gè)獨(dú)特的T細(xì)胞群,其由表達(dá)相同T細(xì)胞受體的CD4和CD8 T細(xì)胞組成,在本文中被稱(chēng)為CD4/8 T細(xì)胞。CD4/8 T細(xì)胞在活動(dòng)性強(qiáng)直性脊柱炎患者中高度富集和擴(kuò)增。這些結(jié)果提供了一個(gè)T細(xì)胞克隆水平的證據(jù)揭示CD4/8 T細(xì)胞在強(qiáng)直性脊柱炎發(fā)展的病因?qū)W中的潛在作用。結(jié)論以上結(jié)果提供了直接證據(jù)支持三個(gè)主要結(jié)論:1)CD4+CD45RA+T細(xì)胞的擴(kuò)增與強(qiáng)直性脊柱炎的疾病活動(dòng)程度相關(guān),這表明αβ T細(xì)胞活化可以介導(dǎo)強(qiáng)直性脊柱炎的疾病進(jìn)展。2)對(duì)于高度活躍的疾病,CD4+CD45RO+和CD8+T細(xì)胞很可能被某些共同的自身抗原刺激;3)強(qiáng)直性脊柱炎疾病相關(guān)的CD4和CD8 T細(xì)胞克隆可能通過(guò)表達(dá)相同的T細(xì)胞受體而具有相同的抗原特異性�？偠�言之,這些發(fā)現(xiàn)調(diào)和了強(qiáng)直性脊柱炎領(lǐng)域存在的主要爭(zhēng)議:CD4和CD8T細(xì)胞同樣對(duì)于疾病的發(fā)展至關(guān)重要;并且,疾病相關(guān)的CD4 T細(xì)胞克隆可能識(shí)別HLA-B27,因?yàn)樗鼈償y帶與CD8 T細(xì)胞完全相同的T細(xì)胞受體。綜上所述,雖然我們的分析并沒(méi)有直接找到強(qiáng)直性脊柱炎的抗原特征,但是該研究提供了強(qiáng)直性脊柱炎的疾病進(jìn)展與患者的CD4和CD8 T細(xì)胞克隆擴(kuò)增相關(guān)的直接證據(jù)。此外,我們發(fā)現(xiàn)這些疾病相關(guān)的CD4和CD8 T細(xì)胞共享相同的TCR序列,并將這群T細(xì)胞定義為CD4/8T細(xì)胞。
【學(xué)位單位】：中國(guó)人民解放軍空軍軍醫(yī)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類(lèi)】：R593.23
【部分圖文】：

細(xì)胞受體免疫組庫(kù)測(cè)序流程示意圖

圖５．?Ｔ細(xì)胞受體識(shí)別抗原的示意圖
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本文編號(hào)：2891819