单细胞RNA测序揭示TNF-α/JAK抑制剂治疗类风湿关节炎滑液细胞的动态变化与精准治疗新靶点

　　本研究针对类风湿关节炎(RA)患者对TNF-α/JAK抑制剂响应机制不明的临床难题，通过单细胞RNA测序(scRNA-seq)技术分析治疗前后滑液(SF)细胞的转录组特征。研究团队对9例甲氨蝶呤(MTX)应答不足的RA患者进行纵向采样，解析了100,387个高质量细胞的分子特征，发现JAK1/3在T细胞和巨噬细胞中的差异调控模式，为b/tsDMARDs（生物/靶向合成抗风湿药）的精准选择提供了单细胞水平的证据。该成果发表于《Scientific Data》，为RA的机制研究和个体化治疗策略开发奠定了重要基础。

　　

类风湿关节炎(RA)作为一种慢性自身免疫性疾病，长期困扰着全球约1%的人口。这种疾病以关节滑膜组织异常增生和骨侵蚀为特征，最终导致不可逆的关节畸形。尽管生物制剂(bDMARDs)和靶向合成抗风湿药(tsDMARDs)的出现显著改善了临床预后，但仍有相当比例患者对现有治疗反应不佳。更令人困扰的是，临床医生在选择TNF-α抑制剂（如adalimumab）或JAK抑制剂（如tofacitinib）时缺乏可靠的分子标志物指导，这种"试错"式治疗不仅延误病情，还加重了医疗负担。

长期以来，RA研究主要聚焦于滑膜组织(ST)，但由于其获取需要手术介入，难以实现治疗前后的动态监测。相比之下，滑液(SF)作为与病变关节直接接触的生物样本，能更灵敏地反映局部免疫状态，却因技术限制未被充分研究。传统流式细胞术仅能分析有限表面标志物，无法揭示细胞群体的功能异质性。这些瓶颈严重制约了RA精准医疗的发展。

针对这一现状，四川大学华西医院风湿免疫科和生物治疗国家重点实验室的研究团队开展了一项创新性研究。他们收集了9例MTX治疗应答不足的RA患者治疗前后的配对SF样本，其中5例接受adalimumab治疗，4例接受tofacitinib治疗。通过10x Genomics单细胞转录组测序技术，团队成功构建了包含100,387个高质量细胞的图谱，系统解析了治疗前后SF免疫微环境的动态变化。研究发现，JAK1和JAK3在治疗前样本中普遍高表达，且不同细胞亚群对两类药物的响应存在显著差异：tofacitinib能特异性下调T细胞中JAK1/JAK2/JAK3的表达，而adalimumab则无此选择性。这些发现为理解两类药物的作用机制差异提供了单细胞水平的证据。该研究成果发表于《Scientific Data》期刊，为开发RA精准治疗方案提供了重要理论依据。

研究采用了多项关键技术：从临床样本获取方面，严格筛选符合ACR2010标准的RA患者，所有入组患者在基线时均未使用过b/tsDMARDs；在实验方法上，采用hyaluronidase消化和密度梯度离心优化SF单细胞悬液制备，通过10x Genomics Chromium系统构建文库，Illumina NovaSeq 6000平台进行测序；数据分析阶段使用Cell Ranger和Seurat流程，采用FastMNN算法校正批次效应，UMAP可视化细胞亚群，并运用Wilcoxon检验鉴定差异表达基因。

背景与摘要

研究团队指出，当前RA治疗指南对b/tsDMARDs的选择缺乏细化标准，特别是对无明确禁忌症的患者群体。虽然约20-40%患者对MTX有反应，但对MTX应答不足者改用b/tsDMARDs后仍有相当比例治疗失败。这种现状凸显了阐明药物作用机制和寻找预测标志物的紧迫性。本研究通过scRNA-seq技术克服了传统方法的局限性，首次在单细胞分辨率下描绘了TNF-α/JAK抑制剂治疗前后SF免疫景观的全景变化。

方法

伦理审批由四川大学华西医院伦理委员会批准(2020-1151)。9例活动期RA患者接受adalimumab(40mg/2周)或tofacitinib(5mg/2次/日)联合MTX治疗，治疗1个月后从同一膝关节重复抽取SF。样本经hyaluronidase消化后，通过密度梯度离心去除碎片，获得高纯度细胞悬液。使用10x Genomics Chromium单细胞3'试剂盒(v3)构建文库，Illumina NovaSeq 6000测序。数据分析采用Cell Ranger(v4.3.0)比对GRCh38基因组，Scrublet去除双联体，Seurat进行标准化和聚类，FastMNN校正批次效应。

数据记录

原始数据存放于NCBI GEO(GSE296117)和中国科学院北京基因组研究所GSA-human(HRA011646)。RDS格式的Seurat对象可供复现分析结果。

技术验证

所有样本Q30>89%，中位UMI计数/细胞为2,420-10,387，检测基因中位数为1,259-2,875。质控后获得18个样本共100,387个细胞，测序饱和度60-90%，线粒体RNA含量均低于15%，数据质量可靠。

细胞聚类与鉴定

UMAP分析鉴定出7个主要细胞群，包括巨噬细胞、T细胞等。

显示巨噬细胞和T细胞是SF主要组分，而纤维母细胞仅在一例患者中检测到。

量化了各细胞群的比例变化。

疾病相关基因表达

显示JAK1/3在治疗前高表达，治疗后显著下调。值得注意的是，tofacitinib能选择性抑制T细胞JAK1-3和巨噬细胞JAK2/3，而adalimumab无此特异性，这一发现为两类药物的差异化应用提供了分子依据。

结论与意义

该研究首次在单细胞层面揭示了TNF-α/JAK抑制剂对RA滑液免疫微环境的调控差异，建立了目前最全面的治疗前后SF单细胞图谱。研究发现JAK家族成员在不同细胞亚群中的表达具有药物特异性调控模式，这为临床选择b/tsDMARDs提供了潜在分子标志物。此外，研究证实SF作为非侵入性样本可用于动态监测治疗反应，为RA的精准医疗开辟了新途径。数据资源的公开共享将促进RA机制研究和治疗靶点发现，对炎症性疾病的诊疗具有广泛借鉴价值。