本研究报告介绍了一项于2025年12月1日在线发表在*British Journal of Dermatology*上的原创性研究,题为“CCl19+ Fibroblast–CCR7+ T-cell Crosstalk Coordinates Immunofibrotic Signalling Networks in Systemic Sclerosis”。该研究由来自北京大学第三医院、北京大学人民医院、西湖大学医学院、上海长征医院以及美国密歇根大学等多个机构的Wei Guo、Zhaohua Li、Dan Xu等学者共同完成,通讯作者为北京大学第三医院的荣穆(Rong Mu)研究员。
本研究聚焦于系统性硬化症(Systemic Sclerosis, SSc)的发病机制。SSc是一种以免疫失调和进行性组织纤维化为核心特征的致命性自身免疫性疾病。传统的观点认为,成纤维细胞(Fibroblast)主要是作为效应细胞,在免疫细胞的激活下直接产生细胞外基质(Extracellular Matrix, ECM)导致纤维化。然而,成纤维细胞自身的免疫调节功能在SSc病理中的作用尚不明确。因此,本研究的目的是探索成纤维细胞如何通过与免疫细胞的对话(Crosstalk)和免疫调节信号来促进纤维化,旨在揭示SSc中致病性“免疫-基质”相互作用的新机制。
研究流程详述
本研究采用了一套多层次、从临床样本到动物模型的综合研究流程,具体步骤如下:
单细胞转录组测序(scRNA-seq)与初步分析:研究首先获取了7名未经治疗的SSc患者和4名健康对照者的皮肤活检样本,进行了高精度的单细胞RNA测序。通过对测序数据的降维、聚类分析,研究者将皮肤细胞分为15个主要群簇,包括免疫细胞、基质细胞、血管/淋巴管内皮细胞以及上皮/附属器细胞。他们特别注意到,与健康对照相比,SSc皮肤中的成纤维细胞在分布和转录组特征上表现出最显著的差异。进一步对成纤维细胞亚群的分析,识别出七个不同的亚群,包括多个已知的ECM产生亚群(如COMP+, IGFBP2+),以及两个具有免疫调节特征的亚群:FMO1+和CCl19+成纤维细胞。后者高表达趋化因子(如CCL19, CXCL12)和免疫调节基因。
关键发现的验证与临床关联分析:为了确认scRNA-seq的发现,研究者整合分析了多个已发表的独立数据集,证实了CCL19+成纤维细胞在SSc皮肤中确实显著上调,尤其是在弥漫性皮肤型SSc(dcSSc)患者中,并且其丰度与间质性肺病、指端溃疡等并发症以及皮肤纤维化评分(Modified Rodnan Skin Score, MRSS)呈正相关。在实验室中,他们通过多重复合免疫组化(mIHC)和多重免疫荧光技术,在SSc患者皮肤样本中观察到了独特的“免疫龛”(immune niche)结构。这些免疫龛富含T细胞和巨噬细胞,而B细胞稀少且缺乏典型的三级淋巴结构(Tertiary Lymphoid Structure)特征。重要的是,他们发现约50%位于免疫龛边缘的成纤维细胞表达CCL19,显著高于健康皮肤,表明CCL19+成纤维细胞在SSc中倾向于聚集在免疫细胞富集的区域。机制探索实验发现,血管内皮生长因子A(VEGFA)能够在体外特异性诱导成纤维细胞表达CCL19。
细胞间相互作用分析:利用生物信息学工具(如CellChat),研究者分析了CCL19+成纤维细胞与免疫细胞之间的通信网络。分析显示,在SSc皮肤中,CCL19+成纤维细胞与T细胞之间的相互作用显著增强,其中最强的配体-受体对是CCL19–CCR7。受体CCR7主要在皮肤T细胞上表达,并且在SSc中上调。进一步分析显示,表达CCR7的T细胞(CCR7+ T细胞)在SSc皮肤和免疫龛中显著增多,而髓系细胞(如树突状细胞、巨噬细胞)虽然也表达CCR7,但与CCL19+成纤维细胞的相互作用在SSc中并未增强或相对次要。
CCR7+ T细胞的表型与功能解析:研究者深入探究了这些被招募来的CCR7+ T细胞的性质。他们发现,无论是CD8+还是CD4+ T细胞中,CCR7+亚群在SSc中都扩增了。拟时序分析(Pseudotime analysis)表明,SSc中的CD8+ CCR7+ T细胞倾向于分化为具有细胞毒性的效应T细胞(高表达GZMK等基因)。基因集富集分析(GSEA)显示,这些CCR7+ T细胞(尤其是CD8+亚群)上调了编码促纤维化介质(如CCL5, IL-6, IL-1β)以及与ECM结合相关的基因。同时,细胞间通信分析揭示,CCR7+ T细胞与ECM产生型成纤维细胞(如COMP+, IGFBP2+亚群)之间的促纤维化信号通路(如TGF-β信号)增强。这表明CCR7+ T细胞不仅被招募,还具有直接促进纤维化的功能。
动物模型验证与靶向干预:为了在功能上验证CCL19–CCR7轴的作用,研究使用了博来霉素(Bleomycin)诱导的小鼠皮肤纤维化模型(模拟SSc)。实验分为两组:一组使用抗CCL19中和抗体进行治疗,另一组使用同型对照抗体。结果显示,阻断CCL19能显著减轻小鼠皮肤的纤维化厚度、胶原沉积和Col1a1表达,并减少皮肤中CCR7+ T细胞的浸润。此外,他们还在CCR7基因敲除(CCR7–/–)小鼠中进行了实验,发现与野生型小鼠相比,CCR7–/–小鼠对博来霉素诱导的纤维化具有明显的抵抗力,进一步证实了CCR7在该通路中的关键作用。
细胞起源探索:为了探究皮肤中致病性CCR7+ T细胞的来源,研究者对匹配的SSc患者外周血单个核细胞(PBMC)和皮肤样本进行了scRNA-seq联合分析。拟时序轨迹分析表明,外周血中的CCR7+ T细胞更倾向于进入“浸润”分支而非“循环”分支,提示它们具有向皮肤归巢的潜能。流式细胞术证实,SSc患者外周血中CCR7+ T细胞的比例低于健康人,可能反映了这些细胞向病变皮肤的迁移。体外Transwell迁移实验也证明,过表达人CCL19的细胞能够有效趋化CCR7+ T细胞迁移。
主要结果阐述
本研究获得了一系列环环相扣的结果,逐步构建并证实了完整的致病通路。 首先,通过scRNA-seq,研究者在SSc皮肤中发现了一个独特的、高表达免疫调节基因的成纤维细胞亚群——CCL19+成纤维细胞。这一发现超越了传统上将成纤维细胞视为单纯ECM生产者的认知,揭示了其作为免疫微环境“组织者”的潜能。 接着,临床样本验证和机制探索将这一发现与SSc病理联系起来:CCL19+成纤维细胞在纤维化严重的患者中增多,并且其产生可由SSc中常见的血管功能障碍信号VEGFA诱导。空间定位分析更是关键,它发现这些细胞并非均匀分布,而是特异性地富集在T细胞浸润的“免疫龛”中,这强烈暗示其功能与免疫细胞招募有关。 于是,研究者自然地聚焦于这些免疫龛内的细胞间对话。相互作用分析精准地识别出CCL19–CCR7是连接CCL19+成纤维细胞与T细胞的最强信号轴。这回答了“如何招募”的问题。 接下来的问题则是“招募了什么样的细胞”以及“有何后果”。表型分析给出了答案:被招募的CCR7+ T细胞,特别是CD8+亚群,具有细胞毒性,并高表达多种促纤维化和促炎因子。它们与产ECM的成纤维细胞间存在活跃的促纤维化信号交流(如TGF-β)。这表明招募来的并非普通T细胞,而是直接参与推动纤维化进程的“帮凶”。 至此,一条从血管损伤信号(VEGFA)到成纤维细胞(产生CCL19),再到免疫细胞(CCR7+ T细胞浸润与活化),最终加剧纤维化的致病环路在理论上形成。动物实验的结果为这条环路提供了最直接的因果证据:无论是药理性阻断CCL19,还是遗传学敲除CCR7,都能有效打断这个环路,显著减轻纤维化和免疫细胞浸润。这证明了该轴心不仅是相关现象,更是驱动疾病进展的关键机制。 最后,关于CCR7+ T细胞起源于外周血的证据,完善了整个故事的逻辑:皮肤中的致病性T细胞池可能由血液循环补充,而CCL19+成纤维细胞构成的免疫龛正是吸引它们“定居”并发挥破坏作用的土壤。
研究结论与意义
本研究得出的核心结论是:在系统性硬化症中,由VEGFA等因素诱导产生的CCL19+成纤维细胞,通过分泌CCL19,将外周血来源的CCR7+ T细胞招募至皮肤,形成富含T细胞的促纤维化免疫微环境(免疫龛)。这些CCR7+ T细胞表现出增强的细胞毒性和促纤维化特性,并与ECM产生型成纤维细胞相互作用,共同驱动皮肤纤维化的进展。阻断CCL19–CCR7轴可以破坏这一致病性基质-免疫环路,从而减轻纤维化。 这项研究的科学价值在于,它重新定义了成纤维细胞在SSc发病中的作用,将其从被动的“基质生产者”提升为主动的“免疫反应协调者”,揭示了免疫细胞浸润与组织纤维化之间的一个具体而直接的分子桥梁(即CCL19–CCR7轴)。其应用价值在于,该轴心作为一个全新的治疗靶点,为同时干预SSc的免疫失调和纤维化两大核心病理过程提供了极具前景的策略。针对CCL19或CCR7的疗法可能有效中断疾病进展的恶性循环。
研究亮点
本研究的亮点突出体现在以下几个方面: 1. 概念创新:提出了“CCL19+成纤维细胞作为免疫调节组织者”的新概念,并系统阐明了其通过构建特异性“免疫龛”来驱动纤维化的全新机制,革新了对SSc中基质-免疫相互作用的理解。 2. 技术全面与证据链完整:研究采用了从单细胞测序、空间多组学、体外机制探索到体内基因敲除和抗体阻断实验的整合性方法,形成了从发现、验证、机制解析到功能干预的完整证据链条,论证坚实。 3. 靶点明确与转化潜力强:明确指出了CCL19–CCR7这一可成药的信号轴,并在动物模型中验证了其治疗有效性,为开发SSc的新疗法提供了直接且明确的临床前依据。 4. 发现独特的病理结构:明确描述了SSc皮肤中不同于经典三级淋巴结构的、以T细胞和CCL19+成纤维细胞为核心的“促纤维化免疫龛”,为理解SSc皮肤病理提供了新的形态学见解。
其他有价值的内容
研究还指出,在肺纤维化(SSc常见并发症)的公开数据集中也观察到了CCL19和CCR7的上调,提示该机制可能不仅限于皮肤,在SSc的其他器官纤维化中具有普遍意义,拓宽了该发现的适用范围。同时,作者也客观指出了研究的局限性,如初始scRNA-seq队列样本量较小(源于治疗初治患者的严格入选标准),以及复杂的细胞间相互作用仍需更多细胞特异性扰动实验来验证,体现了研究的严谨性。