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APSB(IF 14.7):还有后续?瑞金医院陈赛娟等团队揭示莲花清瘟胶囊治疗新冠的动态免疫调节

生信学霸  · 公众号  ·  · 2024-12-04 15:00

正文


Systemic and dynamic immune landscape of Omicron-infected subjects treated with Lianhua Qingwen capsules

新冠病毒(SARS-CoV-2)因其强大的免疫逃逸能力和传播能力,给全球公共卫生带来了重大挑战。连花清瘟胶囊(LHQW)作为一种传统中药,在体内和体外实验中均显示出抗病毒活性,且已被纳入中国新冠治疗指南。近期临床试验表明,连花清瘟可以缓解奥密克戎感染患者的症状并加速恢复。然而,关于其免疫学机制的全面分析尚不充分。 Acta Pharmaceutica Sinica B 上发表的新文章 通过对新冠肺炎患者进行免疫表型分析、转录组学和血浆细胞因子分析,揭示了经LHQW调节的动态免疫景观,从促进早期CD8+T细胞激活到治疗后期增强B细胞激活 ,支持其作为加速COVID-19患者症状恢复的潜在战略性干预措施。


期刊:Acta Pharmaceutica Sinica B(IF 14.7)

出版商:Elsevier BV

发表:2024年11月22日

DOI: https://doi.org/10.1016/j.apsb.2024.09.011

关键词:果蝇气管 | 单细胞转录组测序 | 单细胞图谱 | 糖基化调控 | Notch信号

技术手段:蛋白质组学、转录组学、质谱流式细胞术、基因集富集分析、网络分析等

核心思路:


分析有术、思路创新

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方法





数据来源: Omicron感染患者(n=26)和健康对照者(n=19)分别接受维生素C片剂加连花清瘟胶囊(LHQW)或仅维生素C片剂作为对照的治疗,并在不同时间节点收集取外周血样本。

CyTOF数据处理: 使用Cytobank手动门控分析流式细胞术数据,再由R进行下游分析,包括t-SNE降维、聚类和可视化等;使用R包monocle评估NK细胞轨迹,应用DDRTree方法进行降维。

血浆蛋白分析: 使用Olink蛋白质芯片技术对84个经过热灭活处理的血浆样本进行分析,以检测新型冠状病毒(SARS-CoV-2)相关的180个蛋白质生物标志物。

转录组分析: FastQC、Cutadapt、Trimmomatic和HISAT2进行数据质控和基因比对后,利用StringTie读取计数;R包Limma处理批次效应后,用edgeR包进行差异分析。

GSEA分析: 使用GSEA软件识别接受LHQW胶囊治疗的COVID-19组中富集的生物途径。





结果




LHQW治疗的COVID-19患者的临床参数


该研究队列纳入了18至59岁的轻症COVID-19患者,并确保性别、BMI、种族、吸烟习惯和饮酒量在各组之间均衡,而有合并症的患者被排除。41名患者按2:1比例随机分为LHQW组和对照组,并分别接受LHQW胶囊+维生素C(VitC)治疗和仅VitC治疗。除此之外,研究还纳入了20名健康者进行比较分析(图2A)。研究使用质谱流式细胞术和RNA测序在3个时间点分析外周血样本,并用蛋白质组学检查血浆蛋白。结合发热、咳嗽、呼吸急促和疲劳等临床症状后,研究发现接受LHQW治疗的患者从第7天到第14天的症状恢复率显著高于对照组,表明 LHQW可能对加速轻症COVID-19患者的恢复具有积极效果(图1)。

图1



LHQW治疗以阶段依赖性方式调节T细胞活化和耗竭


通过使用39个表面标记的定制面板,研究基于t-SNE和FlowSOM方法鉴定出了43个不同的免疫细胞群落(图2B)。进一步利用CD45RA、CD45RO、CD62L等七种细胞表面标志物,研究识别出14个CD4+T细胞簇和9个CD8+T细胞簇(图2C,D)。在LHQW治疗后一周,研究发现T17和T26的频率明显下降,而T04在治疗两周后频率显著增加,表明LHQW可能抑制了病原性记忆Tregs的维持,并且促进了早期CD8+T细胞的活化,减少CD8+T细胞耗竭。除此之外,研究在NK细胞分析中识别出6个细胞亚群,并且NK03频率在LHQW治疗一周后显著下降,而其他亚群不变(图2E)。这些结果表明, LHQW可能通过阶段性调节T细胞活化和耗竭,从而增强对Omicron变种病毒的免疫反应。

图2



LHQW治疗增加COVID-19患者的先天性B细胞数量并刺激B细胞活化


在B细胞分析中,研究识别了4个B细胞亚群,其中B02和B04亚群在感染后频率增加并且在对照组中迅速下降,而LHQW组在治疗两周后仍保持较高的B02和B04频率(图2F)。鉴于MZB细胞(B02)在早期免疫应答的作用以及CCR7在激活体液免疫中的关键作用,两周的LHQW治疗可能会促进B细胞活化。此外,通过对LHQW治疗后频率发生显著改变的六个免疫亚群进行相关性分析,研究发现CD40 hi CCR7 hi naïve-like B细胞和MZB细胞在治疗前后均存在正相关,而在经过LHQW治疗一周后,免疫抑制性记忆Tregs和具有潜在免疫功能的naïve-like CD8+T细胞之间存在负相关(图2G)。这表明 LHQW具有减少免疫抑制并增强细胞免疫的能力,而这对于限制病毒感染至关重要。

图2



LHQW治疗显示早期Treg减少和随后的B细胞活化,CD8+T细胞耗竭减少


为了更好地了解LHQW治疗后免疫变化背后的分子机制,研究对同一队列的PBMC样本进行了转录组测序分析。GSEA分析显示,LHQW组的糖酵解和低氧代谢途径相比对照组更为活跃,而Treg转录调控和CD8+T细胞衰竭等关键调控途径则更不活跃(图3A,B)。此外,在LHQW治疗两周后,B细胞活化和抗炎途径与LHQW组呈正相关(图3C)。对基因组变化的深入分析揭示了由LHQW驱动的抗炎反应的转变,具体表现为LHQW 组中抗炎基因的上调和促炎基因的下调(图3D)。蛋白质组分析结果显示,LHQW治疗组在治疗一周后血浆中b-NGF和KRT19等潜在不良COVID-19结果的生物标志物显著降低,CXCL11(招募Treg以减弱T细胞和NK细胞激活)和PLXNA4(负向调节T细胞激活的免疫检查点抑制剂)的水平也降低(图3E)。总之, LHQW治疗可以促进COVID-19患者早期CD8+T细胞活化,减少Treg,减轻炎症,降低CD8+T细胞衰竭,并促进B细胞活化。

图3



长期LHQW治疗将免疫重点从T细胞活化转移到B细胞活化


研究对LHQW和对照组在V2和V3时间点的六个免疫细胞群(T17、T04、T26、NK03、B02和 B04)、四个基因(41BB、PD-L2、EBF1和NEIL1)以及两个血浆蛋白(CXCL11和b-NGF)的差异表达进行了相关性网络分析。在V2时,记忆性Tregs(T17)与naïve-like CD8+T细胞(T04)之间的相关性占主导地位,且CXCL11水平与T04频率以及4-1BB水平与T17频率之间相关性最强,表明LHQW初期的免疫调节重点在于T细胞活化(图4F)。到了V3,CXCL11与B04、T26和NK03之间的相关性最为显著,同时B02或B04与NEIL1或EBF1之间的相关性也增加,表明LHQW的调节效果在第二周转向B细胞活化(图4G)。这些结果表明 LHQW可能通过动态调整免疫反应来加速COVID-19患者的康复过程。

图4





结论







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