TissueFAXS Cytometry技术再助力MIT团队在新冠肺炎T细胞亚群研究的新发现

自从新冠在全球范围内大流行爆发以来,疫情的反复就一直是令人关注的问题,甚至出现二次感染的风险。当前许多对COVID-19患者的淋巴细胞群进行深入的研究发现淋巴细胞的减少是十分普遍的现象,但大部分是对循环免疫细胞和通过支气管肺泡灌洗获得的细胞进行的研究,并且只是倾向于提供相关的信息,而不是定量的观点。目前尚无研究直接量化COVID-19重症患者肺实质或胸腔引流淋巴结中的T细胞亚群。

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发表文章
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Clinical Immunology

2022年3月,来自美国哈佛大学和布莱根妇女医院等机构的研究人员再次发表研究论文,该研究利用成像定量方法发现与疾病早期相比,重症COVID-19晚期患者细胞毒性CT4+ T细胞(CD4+ CTLs)是肺部中唯一出现扩增的CD4+ T细胞亚群,CD8+ T细胞或重新激活的Granzyme B (GZMB) + CD8+ T细胞(CD8 + CTLs)均无增加,且这类CD8+ T细胞高表达PD-1。GZMB+ CD8+ T细胞和GZMB+ CD4 + CTL细胞数量大致相当。

数据表明,在重症COVID-19患者中,CD8+ T细胞可能由于衰竭导致功能失调,CD4+ CTL作为替补补充剩余的功能性CD8+ CTL,以限制或消除病毒。这些定量的发现提供了在重症SARS-CoV-2感染急性期肺实质中T细胞亚群改变的唯一图像证据。

CELL扩展阅读

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在2020年10月1日“CELL“”杂志发表的一篇论文对这一结果的解释是:新冠肺炎(COVID-19)患者失去生发中心(germinal centers)可能是背后的原因,新冠肺炎感染后继发的“细胞因子风暴”,可能会影响人体记忆B细胞的产生,从而使患者难以维持对新冠病毒的长期免疫[1]。本篇为前期该课题组CELL文章的课题延续。

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实验部分

在实验方面,此篇论文和之前发表的CELL相似,在技术手段上几乎通篇都是利用多色免疫荧光定量分析技术对相关论点进行阐述。首先作者对重症COVID-19患者肺部的CD8+ T细胞浸润进行多色荧光染色。

利用TissueGnostics公司的TissueFAXS扫描系统对组织切片进行拍摄,并同时利用TissueQuest定量分析系统对不同患者样本的免疫细胞数量及占比进行精准定量。

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重症COVID-19患者肺内CD8+ T细胞浸润减少,并且与对照组相比,表达GZMBCD8+ T细胞也没有增加。相反,表达GZMBCD4+ SLAMF7+ T细胞在疾病晚期显著增加。

与此同时,同样免疫荧光定量发现这类CD8+ T细胞高表达PD-1,可能是荧光定量鉴定出高表达TGF-β信号而导致的。

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随后,作者对引流淋巴结同样进行切片染色分析,使用TissueQuest定量发现在晚期COVID-19患者体内表现出CD4+ T细胞淋巴细胞减少和CD4+ CTL表型细胞增加。

大多数CD4+ T细胞淋巴细胞减少可能与淋巴结中CXCR5 + CD4+ TFH细胞的丢失有关。

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接着,研究人员对肺组织中的CD4+ T不同细胞亚群进一步定量分析,结果显示在COVID-19患者和年龄匹配的对照组中,CD4+ T细胞浸润肺部的绝对数量是相当的。

新冠肺炎患者肺部T-bet表达TH1细胞、GATA3表达TH2细胞、RORC表达TH17细胞、CXCR5表达TFH细胞和FOXP3表达Treg细胞的绝对数量和相对比例与对照组相当。

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研究人员利用免疫CD4 + CTLs的标记物CX3CR1 和 SLAMF7再次进行免疫荧光定量,发现在COVID-19患者肺部中CD4+ SLAMF7+ CD4+ 以及CD4+ CX3CR1+ CD4+CTL细胞群发生了明显的扩增。

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最后,基于CD4 + CTLs细胞亚群的增加,进一步对HLA-DR以及cCasp3等表达进行分析,结果显示CD4 + CTLs细胞在晚期内流和病毒的清除可能与感染细胞凋亡死亡的增加有关。

更有意思的是,巨噬细胞浸润作为COVID-19的一个特征,同样在晚期有很高比例的浸润。


总的来说,这些数据表明,CD4+ CTL在COVID-19重症患者中是一个显著的CD4+ T细胞亚群,CD4+ CTL可能像CD8+ T细胞一样对病毒实行清除,也可能会导致严重COVID-19的肺部炎症,并最终导致纤维化。


【1】 Kaneko, N., et al., Loss of Bcl-6-Expressing T Follicular Helper Cells and Germinal Centers in COVID-19. Cell, 2020. 183(1): p. 143-157 e13.




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