AJRCCM:间质性肺病患者中成纤维细胞活化蛋白(FAP)表达分析

  • 2022-10-02 20:00:11 腾讯健康
  • 陈更
  • 健康

1、目前本领域的科学问题?

目前缺乏一种评估间质性肺病(ILD)活动性纤维化的非侵入性技术,导致疾病诊断延迟或抗纤维化药物的「盲目」处方。

2、该研究对这一领域的贡献?

此研究的临床前和临床数据显示,FAP是ILD活动性纤维化的高度特异生物标志物,FAP靶向PET成像可用于预测疾病进展。

理论依据

肺成纤维细胞的持续活化和由此产生的细胞外基质过度合成是ILD患者的有害事件。肺活检是ILD纤维化状态的主要评估技术,但也是触发急性加重的重要危险因素。

成纤维细胞活化蛋白(FAP)是久负盛名的活化的成纤维细胞的表面生物标志物,但它在ILD中的表达模式和诊断意义尚不明确。

研究目的

本研究旨在全面研究FAP的表达强度是否可以用作定量估计/测量ILD肺中活化成纤维细胞数量。

研究方法

首次采用多种方法检测FAP在人类原代肺成纤维细胞和肺组织标本中的表达,方法包括qPCR,western blot,免疫荧光染色,全切片的免疫组化深度学习以及单细胞测序数据分析。

此外,不同类型的ILD患者(基线数据见文末附表)进行了FAP标记的PET/CT检查,分析了FAP示踪剂摄取与肺功能参数的关系。

主要研究结果

首次发现,在肺成纤维细胞激活事件的早期阶段,FAP表达显著上调,以响应低剂量的促纤维化细胞因子。

单细胞测序数据进一步表明,ILD肺中几乎所有FAP阳性细胞都是产生胶原的成纤维细胞。免疫组化分析证实,FAP表达水平与ILDs患者肺活检切片中成纤维细胞病灶的丰度密切相关。

研究发现FAPI PET示踪剂的总摄取量(FAPI SUV total)与ILD患者的肺功能下降显著相关。

研究结论

该研究结果强烈支持FAP的体外和体内检测可以评估ILD的促纤维化活性,这可能有助于早期诊断和选择合适的治疗窗。

Figure 1. 人原代肺成纤维细胞TGF-β调控FAP表达。

(A) 来自健康供体的人原代肺成纤维细胞(HPLF)在指定时间(24、48和72小时)用TGF-β(10ng/ml)处理。在每个时间点设置相应的阴性对照,然后通过Western blot结果分析FAP、纤维连接蛋白和α-SMA的表达。

(B) 同时,采用免疫荧光染色检测TGF-β(10ng/ml)处理后不同时间点FAP的表达。红色表示FAP免疫反应信号,蓝色表示DAPI染色。

(C) 在TGF-β剂量依赖性实验中,采用5个浓度梯度(0.5、1、2、5、10ng/ml)的TGF-β和阴性对照(0ng/ml TGF-β)组处理48h。Western blot用于分析FAP、纤维连接蛋白、Ⅰ型胶原和α-SMA的表达。

(D) 博莱霉素模型不同时间点小鼠肺组织FAP的表达。

Figure 2. IPF和非IPF患者移植肺组织中FAP蛋白和mRNA的表达。

(A-B) 使用来自健康供体(n=6)和IPF(n=8)或非IPF ILD(矽肺,n=12)患者的冷冻肺组织,通过Western blot评估FAP表达,**P

(C) qPCR分析FAP的mRNA表达。β-actin作为内参照。将一名健康供体(1#)中FAP的相对表达指定为样本对照并设置为1。通过与对照的比较计算其他个体中的表达倍数。虚线是中位数,**P

Figure 3. 来自公共数据库的单细胞测序显示了成纤维细胞的FAP特异性表达。

(A) UMAP显示来自GSE135893研究中对照与IPF的单细胞群数据。

(B) 使用来自研究GSE135893的单细胞RNAseq数据,每个细胞群中的FAP表达水平。

(C) UMAP显示了来自研究GSE135893的健康供体和IPF患者中表达FAP的细胞。

(D) FAP与ACTA2、FN1、COL1A1之间的表达相关性分析(x轴和y轴代表log2标准化表达水平)。

Figure 4. IPF和非IPF患者的肺活检组织中FAP蛋白的表达。对IPF(n=7)和非IPF ILD(n=26)的肺活检组织切片进行FAP免疫组化染色。

(A) 供体和IPF患者中FAP表达的代表性高倍免疫组织化学图像。Scale bars, 200 μm.

(B) 不同级别成纤维细胞病灶(+、++、++)的ILD患者的代表性免疫组织化学图像。上面的行表示整个切片图像(WSI)的原始免疫组织化学全景图像,下面的行表示AI分析的阳性信号提取(蓝色)。供体、IPF和非IPF ILD患者的成纤维细胞病灶等级(C)和WSI(D)内FAP阳性区域的百分比。虚线是中位数,**P

(E) 包括IPF和非IPF的患者(n=33)的FAP阳性区域百分比与成纤维细胞病灶分级之间的相关性,r=0.6056;P=0.0002,数据显示在相关图中。

Figure 5. ILD患者的FAP-靶标PET/CT图像

78位患者,IPF20例,非IPF ILD63例,健康志愿者8例进行了68Ga-FAPI-04PET-CT检查。

(A) 从左至右,展示了患者的PET全身摄取68Ga-FAPI-04,肺部断层68Ga-FAPI-04摄取以及全肺PET三维重建68Ga-FAPI-04摄取。

(B) 在全部ILD患者和健康志愿者患者的68Ga-FAPI-04摄取SUV平均值。虚线是中位数,****P

(C) 不同亚型ILD患者和健康志愿者中FAP靶标的PET示踪剂(FAPI SUVtotal)总摄取的定量分析,虚线是中位数,****P

(D) 绘制了ILD(包括IPF和非IPF患者)KL-6与68Ga-FAPI-04摄取(SUVmean和SUVtotal)的相关性分析。P

Figure 6.68Ga-FAPI-04摄取与肺功能的关系。

(A) PET/CT和肺功能(PFT)的时间表:第一次PFT在PET/CT扫描后不超过一个月内进行。两次PFT测量之间的时间间隔约为4-20个月。

(B)68Ga-FAPI-04(SUVtotal和SUVmean)摄取与PFT(基线DLCO和FVC)之间的相关性分析。

(C)68Ga-FAPI-04(SUVtotal和SUVmean)摄取与PFT变化(DLCO和FVC基线变化)之间的相关性分析。绘制线性回归(R)和线性回归线。P

附表 参与本研究患者的临床特征

摘译

田欣伦

教授,北京协和医院呼吸与危重症医学科 主任医师,硕士生导师。

本文转载自公众号「帅府园论坛」(ID:shuaifuyuanluntan)

原链接戳:

间质性肺病患者中成纤维细胞活化蛋白(FAP)表达分析

* 文章仅供医疗卫生相关从业者阅读参考

本文完

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