非肿瘤的免疫分型应该怎么做？

导语

GUIDE ╲

肿瘤的分型预后套路大家可能已经司空见惯了，本期我们来为大家介绍一下非肿瘤疾病的分型思路怎么样才能发高分。

背景介绍

由于COVID-19在世界的大流行，COVID-19相关研究一直是热点中的热点。与我们传统的研究肿瘤的思路相似，开发通过免疫特征将COVID-19患者分为重症和轻症的机器学习模型同样可行。今天小编为大家带来一篇今年2月刚刚发表在Nature communications的非肿瘤免疫分型思路，题目为Stratification of hospitalized COVID-19 patients into clinical severity progression groups by immuno-phenotyping and machine learning。

数据介绍

实验数据来自鹿特丹队列的50名COVID-19患者的血液样本。验证队列来自巴塞罗那一家医院的88名独立队列患者。临床严重程度分为0：没有临床和病毒学证据的感染，1：没有限制的活动，2：限制活动，3：住院，没有氧气，4：面罩或鼻尖供氧，5：无创通气或高流量供氧，6：插管加机械通气，7：通气加辅助器官支持， 8：死亡。

感兴趣的细胞因子包括IL-6、TNFα、IL-1β、IL-8、CCL2、IL-18、IL-10、IL-12、IFNγ、IL-5、IL-17A、IL-2、IL-4、IFNα和TGFβ1。

研究设计如下。

结果解析

01

COVID-19患者的不同免疫类型

第一步，依然是免疫分型。将COVID-19患者分为三种不同的免疫类型(平衡反应免疫类型:BRI，过度炎症免疫类型:EXI，低抗体免疫类型:LAI)(图1A)。巴塞罗那验证集同样分为三个类型(图1B)。主成分分析(PCA)表明，巴塞罗那队列数据的测量结果与鹿特丹数据非常吻合(图1C)。

三种免疫类型的特征是不同的血清细胞因子谱和抗sars-cov-2抗体反应(图2)。与健康对照组相比，三种免疫类型的促炎细胞因子均增加(图2A)。免疫型BRI的特点是促炎、抗病毒和抗炎细胞因子水平低，TGFβ1水平正常(图2A)。BRI显示出较强的抗sars-cov-2抗体IgM、IgG和IgA(图1A、B和2B)。相反，EXI具有更强的促炎作用，低IFNα和正常的TGFβ1(图2A)。

正如预期的那样，作者发现抗sars-cov-2 IgM、IgG和IgA抗体之间存在很强的相关性(图2C)。细胞因子与抗体的相关性最强，与IFNα呈负相关(图2C)。这可能表明抗体减少了病毒载量，从而减少了干扰素α，反之，高水平的干扰素α会延迟或抑制抗体的产生。促炎细胞因子相互关联(图2C)。抗病毒细胞因子IFNα和IFNγ相关，而IFNα与TGFβ1呈负相关(图2C)。因此，这三种免疫类型的特征可能是由不同的细胞因子网络驱动的。

02

免疫类型与COVID-19严重程度的关联

第二步，调查不同免疫类型是否与COVID-19严重程度评分相关(表2)。BRI和LAI在临床严重程度评分中没有差异，而EXI类型显著升高(图3A)。

为了评估住院期间的严重程度进展，作者检查了患者在入院30天内表现出的最高/最差临床评分。在住院期间，EXI和LAI类型拥有临床恶化和较高的临床严重程度评分(图3A)。相比之下，BRI类型住院后有所改善，临床评分下降(图3A)。此外，BRI免疫型患者的住院总天数和ICU总天数也与EXI或LAI免疫型患者有显著差异，并与年龄和性别无关。

总之，EXI和LAI类型患者住院后病情恶化，死亡率较高，住院时间更长，而BRI类型住院后有很大改善。

03

免疫类型的临床特征不同

第三步，三种免疫类型在血浆炎症标志物和血细胞数量方面存在显著差异（见下表）。 EXI中炎症C反应蛋白（CRP）、铁蛋白、d-二聚体、乳酸脱氢酶（LDH）标志物的血浆水平均显著升高（图5A）。

与BRI类型患者相比，LAI中的这些特征并没有增加。EXI中白细胞和中性粒细胞最高，而EXI和LAI中淋巴细胞水平趋于降低，但不显著（图5B）。然而，LAI类型患者的血小板显著降低（图 5B 和表 2）。

鼻咽拭子中的病毒载量在免疫类型之间没有显著差异，但在LAI中趋于更高（图5C），而在LAI患者中，病毒载量与IFNα水平无关（图5D）。

04

不同免疫型的细胞亚群变化

第四步，作者使用了40色光谱流式细胞术确定了与这些免疫类型相关的免疫细胞亚群变化（图6）。与健康对照相比，COVID-19患者的浆母细胞增加（图6B-D）。促炎中间单核细胞和210以及促炎IgD阴性非常规记忆B细胞在患者的血液中均增加（图6C)。相比之下，患者血液中的非经典单核细胞减少（图 6C），这些抗炎细胞的丢失可能进一步促进免疫激活。浆细胞样树突状细胞（DC）和常规DC在患者中也减少（图6B-D）。

然而，三种免疫类型几乎没有差异（图6E，F）。与LAI相比，EXI中只有中间单核细胞2显著增加（图6F，G）。总之，尽管COVID-19患者和健康对照之间存在很大差异，但不同免疫类型之间的差异较小，这突出了免疫类型中外周血细胞和全身血浆细胞因子之间的脱节。

小编总结

按照不同免疫类型将患者分为危险组和低危险组可以应用于各种非肿瘤疾病中。一般来说，免疫相关的细胞因子都会在疾病中改变。我们也可以模仿这篇NC的思路进行非肿瘤疾病的分型设计！

END