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Genome Medicine:同为重症患者,干扰素反应为何各不相同?

来源:科诺科研

11名重症患者里,5人的干扰素刺激基因(interferon-stimulated genes,ISGs)评分很高,另外6人接近健康基线。可以发现,重症患者没有对应一个固定的干扰素状态。

这是《Genome Medicine》2026年发表的一项系统多组学研究。作者来自瑞典卡罗林斯卡医学院、乌普萨拉大学等机构。他们重新分析全血转录组、血浆蛋白组和代谢组,还补做了干扰素抗体筛查和离体免疫功能实验。论文:Systemic multi-omics analysis reveals interferon response heterogeneity and links lipid metabolism to immune alterations in severe COVID-19

期刊:Genome Medicine
DOI:10.1186/s13073-026-01677-z

先看这11名重症患者

案例来自2020年5月的瑞典斯德哥尔摩,包括37名住院COVID-19患者、21名健康对照和10名康复者。

住院患者中,26人为轻症,11人为重症。研究按吸氧需求划分病情:低于4 L/min归为轻症,高于4 L/min归为重症。

作者从全血RNA测序数据中提取抗病毒、I型干扰素和II型干扰素三类基因集,为每位患者计算ISG评分。

按临床轻重比较,轻症和重症患者的ISG表达都高于健康对照,I型干扰素相关基因的变化尤其明显。问题在于,轻症与重症之间的ISG评分没有显著差异。

再看个体数据,差别就出来了。11名重症患者分成两头,5人高ISG,6人接近基线。血浆干扰素浓度也没有随着临床病情同步升高。


图1(原文Figure 1)。重点看C、D:重症组的ISG评分分布很散,血浆干扰素浓度也解释不了这种差异。

三类患者由此出现:低ISG的LIS、中等ISG的MIS和高ISG的HIS。

LIS中有7名轻症、3名重症;MIS中有12名轻症、3名重症;HIS中有7名轻症、5名重症。重症病例落在LIS和HIS两端,MIS中的重症比例较低。


图2(原文Figure 2)。B图直接给出了三类患者的轻重症构成;D图是干扰素抗原反应筛查。

外部公开的bulk RNA-seq和单细胞RNA-seq数据也能看到不同的ISG状态,高ISG簇里同样混有不同临床严重程度的样本或细胞。

这个验证支持“存在多种干扰素相关内型”。至于MIS是否更接近一种平衡状态,目前的样本量还回答不了。

6份接受功能验证的干扰素抗原反应阳性样本中,4份对IFN-α2表现出超过80%的中和能力。它们散落在不同ISG内型,只有1份来自重症HIS患者,康复者中也检出1份。

干扰素自身抗体可以解释少数个体,覆盖不了整个队列的ISG差异。

高ISG人群里,炎症和代谢一起变了

按ISG内型重排样本后,血浆蛋白组出现清楚的分层。

Olink蛋白组PCA中,MIS和HIS沿第一主成分逐步偏离健康对照与康复者,PC1解释47.04%的变异。CXCL10、CXCL11、MCP-2、MCP-3、IFN-γ、IL-10和TNF等炎症介质从LIS到HIS逐步升高,其中多项在HIS与LIS之间达到FDR校正后的显著水平。


图3A(原文Figure 3A-B)。HIS在蛋白组PCA中单独偏向一侧,热图里的多项炎症介质也同步升高。

代谢组的分层方向相近。变化最多的是脂质,随后是氨基酸。

HIS患者的多种磷脂、鞘脂和肉碱低于LIS和MIS;精氨酸、γ-羧基谷氨酸、6-溴色氨酸等代谢物也减少。I型、II型ISG评分与多种脂质和氨基酸代谢物主要呈负相关。


图3B(原文Figure 3C-E)。E图右侧的类别标注显示,差异代谢物以脂质为主。

这里要保守一点。研究测的是血浆代谢物,无法直接看到免疫细胞内部的代谢通量。血浆里的脂质减少,可以提供线索,暂时不能代替细胞代谢实验。

髓系细胞更多,响应能力却没有跟上

作者利用全血转录组估计18类血细胞的相对比例。ISG评分越高,细胞构成越偏向中性粒细胞和经典单核细胞

血浆指标给出了相近结果。S100A8/A9反映中性粒细胞激活,neopterin与单核/巨噬细胞激活有关,两者在MIS和HIS中均高于LIS。

NETosis指标MPO:DNA走的是另一条线:它在MIS中升高,在HIS中没有继续增加,也没有随临床病情加重。


图4(原文Figure 4)。A图可见HIS的中性粒细胞和经典单核细胞推定比例较高;D图的MPO:DNA峰值出现在MIS。

这几项指标放在一起看,高ISG、髓系细胞增多和NET形成并不同步。ISG更像一种系统性转录状态,很难单独代表免疫细胞当下的功能。

HIS内部,5名重症患者还缺了什么

HIS组有7名轻症和5名重症。两组都处于高ISG背景,作者便在这个小范围内继续比较。

他们把患者血浆加入健康供者的中性粒细胞和PBMC培养体系。中性粒细胞观察CD66b、CD11b和CD62L,单核细胞观察CD169。

重症HIS血浆处理后,中性粒细胞CD66b和CD11b有下降趋势,单核细胞CD169显著降低。中性粒细胞的多项比较没有达到统计学显著,样本间波动也大,所以“功能减弱趋势”是更合适的表述。

同一批重症HIS患者的MCP-3、HGF和IL-6显著升高。血浆里的炎症介质更高,诱导健康髓系细胞激活的能力却更弱。


图5A(原文Figure 5A-B)。A图看免疫激活,B图看炎症介质,两边的方向没有保持一致。

代谢组在HIS轻症和重症之间找到36种差异代谢物。重症患者的柠檬酸、顺式/反式乌头酸等三羧酸循环中间物下降,多类缩醛磷脂、磷脂酰胆碱和鞘脂也减少。

其中16种代谢物与至少一个中性粒细胞或单核细胞激活指标达到名义P值小于0.05。6-溴色氨酸和支链14:0二羧酸同时关联CD11b、CD66b和CD169;1,2-dilinoleoyl-GPC关联CD169和CD11b。


图5B(原文Figure 5C-D)。C图列出HIS轻重症之间的36种差异代谢物,D图显示其中部分代谢物与髓系细胞激活指标相关。

作者把代谢变化和免疫功能连了起来,但顺序仍不清楚。脂质和TCA循环中间物下降,可能限制免疫细胞响应,也可能是炎症、营养状态或病程共同留下的结果。

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