儿童获得性再生障碍性贫血（aquired aplastic anemia，aAA）是一类T细胞异常激活攻击骨髓正常造血干/祖细胞导致全血细胞减少的骨髓衰竭性疾病。急性进展的重型再生障碍性贫血（severe aplastic anemia，SAA）的免疫异常机制目前仍是研究焦点[1-3]。
2023年3月29日，中国医学科学院血液病医院（中国医学科学院血液学研究所）竺晓凡/张英驰团队在国际知名免疫学期刊《Journal of Autoimmunity》（IF=14.511）在线发表了题为“Single-Cell Analysis Highlights a Population of Th17-polarized CD4+ Naïve T Cells Showing IL6/JAK3/STAT3 Activation in Pediatric Severe Aplastic Anemia”的研究论文。此研究综合利用质谱流式技术（CyTOF）、单细胞转录组测序技术和单细胞免疫组库测序技术，结合儿童SAA原代骨髓样本验证，首次揭示一群Th17分化倾向的初始（naïve）T细胞在SAA患者中比例异常升高，且伴随IL6/JAK3/STAT3信号通路异常激活。通过大规模临床队列研究验证发现，疾病诊断时外周血IL-6细胞因子水平与SAA接受免疫抑制治疗（Immunosuppressive therapy，IST）预后密切相关，进一步证实异常的naïve T细胞是SAA潜在的治疗靶点，并提示IL-6拮抗药物在未来SAA治疗中的潜在应用价值。
在对9例初诊SAA（Dx-SAA）、3例IST后SAA（postIST-SAA）及4例正常儿童供者（HD）来源的骨髓单个核细胞（BMMCs）利用CyTOF分析后发现，与postIST-SAA及HD相比，儿童Dx-SAA呈现显著的骨髓单个核细胞比例失衡，造血干祖细胞数目急剧下降，单核细胞及树突状细胞比例明显下调，而免疫微环境中T细胞比例明显上调。经蛋白表达特征分析发现，比例上调的CD4+T细胞呈现CD45RA和CCR7表达水平增高，且NFkB（pNFkBS529）及STAT3（pSTAT3Y705）磷酸化水平显著激活，提示该细胞亚群极有可能为异常激活的CD4+ naïve T细胞。
为明确在儿童SAA发病阶段这群激活的naïve T细胞的功能，研究团队完成了5例Dx-SAA和2例HD BMMCs中CD3+T细胞单细胞转录组（scRNA-seq）联合单细胞TCR测序（scTCR-seq）。经基因表达特征分析发现，在儿童SAA中高度激活的表达钙调蛋白激酶IV（CAMK4+ ）的CD4+ naïve T细胞，呈现IL6/JAK3/STAT3信号通路激活及极具特征的Th17分化潜能。为进一步验证免疫细胞中IL6/JAK3/STAT3异常激活对儿童SAA预后的影响并挖掘早期干预靶点，该研究回顾性分析2010年以来，所院儿童血液病诊疗中心接受兔源抗胸腺细胞球蛋白（rabbit antithymocyte globulin，rATG）IST方案治疗的231例患者的临床基线资料，结合中位时间为69个月的疗效随访及多因素回归分析，发现诊断时期高水平IL-6（>=120 pg/mL）是提示儿童SAA对rATG为基础的IST治疗不敏感、粒缺恢复时间延长、脱离红细胞和血小板输注时间延长等远期反应不良标志的独立危险因素。
综上，该研究利用单细胞转录组结合CyTOF质谱流式方法对儿童SAA骨髓造血细胞及微环境进行了深入的表型分析，揭示了异常的免疫微环境在儿童SAA免疫介导的造血功能衰竭中的作用。通过在单细胞水平转录组、免疫组和蛋白质组的多组学交互分析，提出CD4+ CAMK4+ naïve T细胞IL6/JAK3/STAT3的激活及潜在的Th17极化是SAA免疫失衡的重要分子机制之一。通过大规模的临床队列长程的疗效随访及多因素分析，为后续研究针对儿童SAA患者的免疫抑制联合靶向治疗的干预策略提供了新思路。
中国医学科学院血液病医院（中国医学科学院血液学研究所）竺晓凡主任医师和张英驰研究员为本文共同通讯作者。中国医学科学院血液病医院（中国医学科学院血液学研究所）章婧嫽主治医师，刘天峰主治医师、段永娟主管技师和诺禾致源前项目经理常燕霞为本文并列第一作者。无锡市儿童医院为本研究合作单位，所院生物样本库为本研究提供了重要支持。该研究获得科技部重点研发计划、国家自然科学基金和中国医学科学院医学与健康科技创新工程的支持。
参考文献：
1. Young NS. Aplastic Anemia. N Engl J Med. Oct 25 2018;379(17):1643-1656.
2. Javan MR, Saki N, Moghimian-Boroujeni B. Aplastic anemia, cellular and molecular aspects. Cell Biol Int. Dec 2021;45(12):2395-2402.
3. Scheinberg P. Novel therapeutic choices in immune aplastic anemia. F1000Res. 2020;9.