文献学习056--[CyTOF+sc]鉴定ICI诱导的心肌炎中的病理性免疫细胞亚群

22.7.26 发表在circulation上的文章

1. Analysis of Immune Cell Populations in ICI Myocarditis Using CyTOF Reveals Cytotoxic Temra CD8+ Expansion

Fig 1a:作者对四组52个患者的外周血PBMC进行了CyTOF。
分组:No ICI: 23; ICI+no irAE: 8; ICI+非心肌炎 irAE: 13; ICI+心肌炎: 8
Fig 1b:作者使用了33个指标的CyTOF panel,一共检测了520000个细胞。非监督聚类得到了7个细胞群。
Fig 1c:每个细胞群的marker基因
Fig 1d, e:细胞比例比较。和control组相比,ICI (A, B, C三组)组的T, B细胞出现显著下降,单核巨噬细胞比例增加。A, B, C三组之间的比较提示三组间没有显著的比例变化。
Fig 1f, g:根据CD4和CD8的表达对T细胞进行了细分
Fig 1h, i:CD4和CD8T的比例显示No ICI和ICI组之间以及A, B, C三组之间都没有显著差异(???前面D图T细胞总的比例不是下降很显著嘛,这里为什么又都没变化了?)
Fig 1k-o:随后作者对T细胞亚群进行了进一步细分,发现和control组相比,ICI组的Treg和Temra上升。ABC组间Treg没有差异,Temra在出现irAE的患者外周血上升,在出现心肌炎的患者更高。

These results demonstrate that ICI myocarditis (group C) is associated with a significant increase in Temra CD8+ cells in the peripheral blood compared with ICI-treated patients without side effects (group A) and with nonmyocarditis irAEs (group B).

2. Global Analysis of Immune Cell Populations in ICI Myocarditis Using scRNA-seq Corroborates CyTOF Results

Fig 2a:为了验证前面的结论并进一步探究其中的机制,作者对ICI患者的外周血进行了单细胞测序 (数量见上面table)。对于mRNA表达比较低的基因(eg, CD4, CD8, CD45RA),在做单细胞的时候也标记了表面蛋白(Cite-Seq)。
Fig 2b-e:一共得到193 000个细胞,注释得到7个细胞群。D图是展示的蛋白表达
Fig 2f, g:比例分析结果显示和control组相比,ICI组的B, NK, Baso细胞出现显著下降,单核巨噬细胞比例增加。T细胞有下降趋势。A, B, C三组之间的比较提示三组间没有显著的比例变化。(也比较了CD4和CD8,没有差异,放在附件。)

3. Confirmation of Myocarditis-Associated Temra CD8+ Expansion by scRNA-seq

Fig 3a-d:随后作者对CD8T细胞进行了亚群细分,注释得到了4种CD8T细胞
Fig 3e-f:比例分析结果发现和control组相比,ICI组的Naive CD8T和Temra CD8T上升,中央记忆CD8和效应记忆CD8下降。ABC组间只有Temra CD8出现显著变化,在出现irAE的患者外周血下降,在出现心肌炎的患者显著增高。
Fig 3g, h:Temra CD8比其他CD8T更高的表达GZMB, CCL5和IL32,提示其cytotoxic作用。

4. Single-Cell TCR-seq Reveals Myocarditis- Associated Clonal Expansion of Cytotoxic Temra CD8+ Cell Clusters

Fig 4a-b:为了探究TCR受体克隆扩增情况,作者还进行了VDJ测序。a的右图和b图鉴定了top 50 clonotypes,可视化了它们的基因表达,发现和A组相比,top 50 clonotypes在存在心肌炎的C组患者出现了扩增。
Fig 4c-d:top 50 clonotypes在存在心肌炎的C组患者出现的扩增主要是Temra CD8的变化引起。Temra CD8的top 50 clonotypes在有心肌炎的C组患者中显著增加。d图展示了4群Temra CD8的top 50 clonotypes在有心肌炎的C组患者中都显著增加。
Fig 4e:差异分析结果显示C组的Temra CD8存在活化/毒性相关基因、渠化和归巢相关基因和耗竭基因的表达增加。

5. Activated and Expanded Temra CD8+ Clones in Myocarditis Transition From an Early Cytotoxic Phenotype to a Late Exhaustion Phenotype Over Time

前面Fig4E提示C组Temra CD8+细胞同时存在活化增加毒性增强和耗竭基因表达,提示存在counterregulatory mechanisms。因此作者在不同时间维度分析了Temra CD8+克隆型的变化。
Fig 5a-b:对一个患者的MRI诊断的心肌炎患者进行了长期外周血单个核细胞的监测。心脏MRI提示早期心脏存在late gadolinium enhancement with increased T2 signaling,提示day 0存在心脏水肿,d65时消退。
Fig 5c-f: 和late样本相比,early样本克隆性扩增更强。且top10克隆性主要早期Temra CD8+细胞。
Fig 5g-i:和晚期相比,早期Temra CD8+细胞存在细胞毒性markers (NKG7, KLRK1, IL32)和归巢相关渠化基因(CCL5, CCL4, and CCL4L2)的高表达。晚期Temra CD8+细胞则出现耗竭基因高表达。

6. Ligand-Receptor Analysis of Myocarditis- Associated T-Cell Populations Exhibits Interactions With Other Immune Cell Types Through Cardiotropic Chemokines

CellPhoneDB做了细胞互作分析,结果显示ICI治疗增加了适应性免疫细胞之间的炎症信号,其中Temra CD8+细胞通过表达关键炎症因子和器官靶向趋化因子和固有免疫细胞之间存在显著互作。

7. Analysis of Immune Cell Populations in MRL/ Pdcd1−/− Mice With Spontaneous Myocarditis Demonstrates Expansion of Clonal Effector CD8+ T Cells in the Heart and Blood

最后作者对MRL/ Pdcd1−/− 小鼠的心脏免疫细胞和外周血进行了单细胞测序。

这个小鼠存在自发心肌炎表型

International Immunology, Vol. 22, No. 6, pp. 443–452

敲除鼠心脏Temra CD8+细胞比例增加,毒性增强,和患者一致。

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