前言
中毒性表皮坏死松解症（TEN）是一种由常见药物引发的致命的皮肤反应，是近年来人们所面临的一个新兴的公共卫生问题。
来自全球7个国家的15个科研医疗团队，通过深度视觉蛋白质组学（DVP）分析、结合体外细胞实验、体内动物模型以及临床验证，系统地绘制与TEN相关的分子变化机制并识别潜在的药物靶标，揭示了JAK/STAT和干扰素信号通路是TEN的关键致病驱动因素，并证明了靶向JAK抑制剂（JAKi）作为一种治疗性疗法的潜力。此项研究于2024年10月发表于《Nature》（IF：50.5）[1]。
空间蛋白质组学揭示JAKi可治疗致命皮肤病的研究发表于Diabetes metabolic syndrome
研究背景
皮肤是最常受到药物不良反应影响的器官，近2%的此类反应是严重并危及生命的。皮肤药物不良反应（CADR）的范围从自愈性斑丘疹（MPR）到罕见且危及生命的情况，例如伴有嗜酸性粒细胞增多和全身症状的药物反应（DRESS）、史蒂文斯-约翰逊综合征（SJS）和TEN。TEN的特点是暴发性表皮脱离超过体表面积的30%，而轻度重叠型SJS-TEN影响皮肤表面积的10−30%。三分之一TEN是致命的。尽管提出了不同的致病机制，但细胞毒性的主要驱动因素仍然未知，TEN的共识治疗仍然主要是支持性治疗。
深度视觉蛋白质组学（DVP）是一种新兴的空间蛋白组学技术，结合了高分辨率成像、人工智能（AI）驱动的图像分析、自动化的单细胞或单核激光显微切割（LMD）以及超高灵敏度质谱（MS）技术。这项研究利用DVP研究皮肤药物反应机制，研究不同CADR的分子特征，并功能验证靶向小分子抑制剂，以快速治疗干预最严重的CADR——TEN。
研究结果
对轻度（MPR）和重度（TEN或DRESS）CADR患者以及健康个体的病变FFPE皮肤活检回顾性队列进行了DVP（图1a）：对FFPE组织切片，进行CD45+免疫细胞和泛细胞角蛋白+角质形成细胞的染色，然后对每种类型的细胞进行激光显微切割并分别组合，以保持患者和细胞类型的特异性（图1a）。
在所有参与者的每种细胞类型中，通过主成分分析、基因/通路富集分析、基因表达水平分析，鉴定出了大约5,000种独特的蛋白质，确定角质形成细胞和免疫细胞具有不同的特征（图1a-e）。
主成分分析将TEN分开。TEN参与钙稳态和细胞应激反应的蛋白质（HSPA5、TMCO1和ATP2A2）密切相关。值得注意的是，STAT3以及占主导地位的干扰素特征是分离的主要驱动因素（图1c-i）。
图1. 皮肤药物反应中角质形成细胞的DVP工作流程和细胞类型特异性蛋白质组
① 来自DRESS和TEN的角质形成细胞的蛋白质组揭示了，不同的疾病相关蛋白表达特征与健康个体的细胞相比：
差异表达蛋白（DEP）的数量随着CADR的严重程度而增加；
DRESS角质形成细胞主要表达组织相容性复合物Ⅰ类蛋白TAP1、TAP2、TAPBP和HLA-A，表明角质形成细胞积极参与药物相关抗原呈递；
TEN显著调节的蛋白质中，多参与抗菌反应，例如溶液菌酶和聚集蛋白。DEPs的分层簇显示TEN富集了参与补体活化和血液凝固调节，几乎所有补体因子在TEN的角质形成细胞中都独特地上调，它们的存在可能反映了TEN中角质形成细胞的死亡程度。
② 皮肤免疫细胞浸润模式在CADR之间明显不同：
主成分分析将DRESS与其他CADR分开（图2a）；与健康的免疫细胞相比，DRESS导致的DEP数量最多，其次是TEN和MPR；DRESS与E2F和MYC的靶标显著相关，表明细胞高度增殖状态；TEN具有显性干扰素特征，其中STAT1是主要驱动因素；
免疫细胞DEPs分层聚类分析显示，DRESS免疫细胞通路富集于DNA复制过程，突出DRESS中浸润免疫细胞的增殖性质，与发病机制中病毒再激活一致（图2b）；Ⅰ型和Ⅱ型干扰素信号相关的蛋白在TEN中显著过表达，但在MPR和DRESS中仅显示表达略有增加（图2h）。
图2. 病变免疫细胞的细胞类型特异性蛋白质组
① 巨噬细胞显著参与TEN：
浸润TEN和SJS-TEN重叠患者皮肤的CD163+巨噬细胞、CD4+T辅助细胞和CD8+细胞毒性T细胞进行蛋白质组学分析（图3a）。每个免疫细胞类型和参与者仅使用20个细胞当量，覆盖了中位数2,104个蛋白质，总共5,302个蛋白质（图3b、c）。
巨噬细胞与干扰素通路相关的蛋白质表达最高（图3d），特别是，巨噬细胞中干扰素信号传导介质STAT1的含量始终高于来自同一个体的CD4+和CD8+T细胞（图3e）。
巨噬细胞显著富集骨髓特异性谱系标记物（MNDA和MRC1）和干扰素驱动蛋白（STAT1和GBP5）（图3f）。
② TEN表皮脱落的空间蛋白质组：
TEN患者中已脱落的角质形成细胞（blister roof）和未脱落的角质形成细胞（blister side）空间蛋白质组分析发现，补体系统和炎症相关蛋白在已脱离和未脱落的角质形成细胞中均上调，表明驱动TEN的炎症途径已经在水疱皮肤附近的角质形成细胞中活跃（图3i）。
脱落和未脱落的角质形成细胞之间的蛋白质组学差异很细微，但足以根据空间位置将它们与健康的角质形成细胞分开（图3j）。
图3. TEN免疫细胞亚型的空间蛋白质组学分析
① TEN中干扰素、JAK/STAT通路相关基因表达增加：
TEN角质形成细胞和免疫细胞中干扰素通路蛋白（WARS1、STAT1、S100A9、LYZ、GBP1和APOL2）上调至少四倍（图4a）；
STAT1和STAT3在免疫细胞和角质形成细胞中均上调，而STAT2仅在角质形成细胞中上调，STAT5在免疫细胞中上调（图4b）；
编码通过JAK/STAT通路发出信号的细胞因子的基因中，编码IFNγ的基因IFNG在TEN中上调最有效，超过了TNF等基因的上调（图4c）。
② JAK/STAT通路的激活是TEN的关键驱动因素：
在FFPE组织切片中，基于抗体的STAT1可视化进一步证实，在TEN中，STAT1显著上调并定位于角质形成细胞和其他细胞类型的细胞核（图4e）；
TEN免疫细胞中单细胞核STAT1上调的程度与DRESS相似，表明严重的CADR具有共同的T细胞活化驱动的炎症途径；
组织学分析显示，TEN患者的皮肤浸润免疫细胞和角质形成细胞中存在高度的STAT1磷酸化（图4f）。
图4. JAK/STAT通路在TEN中被有效激活
① 体外细胞模型表明JAK抑制剂抑制抑制了角质形成细胞的细胞毒性：
通过自体共培养建立体外TEN模型（图5a），活化的外周血单核细胞（PBMC）在72小时内有效杀死角质形成细胞，并且这种效应被泛JAK抑制剂托法替布以剂量依赖性方式抑制（图5b）。
② 体内动物模型表明JAKi抑制JAK/STAT通路活性，缓解TEN样皮肤表型，利于TEN伤口恢复：
Smac-mimetic诱导小鼠TEN样皮肤炎症、表皮脱落和TEN的组织学特征（图4e）；
用泛JAK抑制剂托法替布或JAK1/2抑制剂巴瑞克替尼口服治疗的第1天和第3天肉眼可见的成功降低了疾病严重程度（图5d）；
JAKi治疗可降低皮肤组织磷酸化STAT1信号通路的激活（图5e），且平均真皮厚度恢复到正常水平（图5f）。此外，JAKi减少了角质形成细胞死亡（caspase-3+细胞；图5e）。值得注意的是，JAKi处理的小鼠的表皮恢复加速，表明JAKi治疗在TEN背景下对伤口愈合的有利；
使用单药JAKi阿布昔替尼或乌帕替尼仍可显著降低疾病严重程度（图5g）。在疾病诱导后给药JAKi治疗同样显著降低了临床严重程度、病变大小和恢复时间（图5h-j）；
在TEN人源化小鼠模型中，将TEN幸存者的PBMC静脉注射到免疫缺陷小鼠中（图5k），与人类一样会引起眼结膜炎和结膜上皮细胞死亡。而巴瑞克替尼治疗显著减少了眼结膜炎和结膜上皮细胞死亡（图5l-n）。
图5. 体外和体内抑制JAK/STAT可降低TEN的严重程度
7名TEN或SJS-TEN的JAKi超适应症患者；
其中一位59岁的男性正在接受卡铂、依托泊苷和PD-1拮抗剂斯鲁利单抗治疗小细胞肺癌（图6）。在第三个周期的癌症治疗后患上TEN，严重程度评分（SCORTEN 48）为4，预测死亡率为58.3%。静脉注射大剂量甲泼尼龙后，表皮脱落仍进展。改换阿布昔替尼进行JAK1抑制剂挽救治疗，2天内表皮脱落停止进展，4天内可见皮肤重构，16天后达到95%，之后患者在TEN完全康复后出院；
所有7名接受JAKi治疗的患者均在第30天存活，无副作用（扩展数据图9a-d和10a-c）。值得注意的是，JAKi治疗后所有7名患者的皮肤磷酸化STAT1水平均显著降低（扩展数据图9e和10d）。
图6. 抑制JAK/STAT对TEN患者的有益影响
专家点评
高芸璐教授：TEN是一种罕见但严重的药物诱导皮肤反应，表现为广泛的皮肤和黏膜脱落，死亡率高达30%。研究团队利用空间蛋白质组学技术，特别是DVP，在单细胞水平上分析了TEN患者的皮肤样本，揭示了JAK/STAT和干扰素信号通路在TEN中的关键作用。这项研究不仅在分子层面上为TEN的病理机制提供了新见解，而且通过临床案例证明了JAKi的治疗效果，成功为TEN的早期JAKi治疗提供了临床实践证据，有可能改变这种常见药物引起的致命不良反应的结果。
解读专家
高芸璐 教授
上海市皮肤病医院 副主任医师
同济大学副教授，博士研究生导师
海峡两岸医药卫生交流协会银屑病专委会委员兼秘书 青委会副主委
中国康复学会皮肤病分会银屑病学组 组员
中国医药教育协会皮肤药学专业委员会 委员
同济大学银屑病研究所成员
主持国家自然科学基金青年项目、上海市自然科学基金项目、上海市卫生和计划生育委员会青年项目各1项；获上海健康科普青年英才能力提升专项
参与编撰《银屑病学》
参考文献：
[1] Nordmann T M, Anderton H, Hasegawa A, et al. Spatial proteomics identifies JAKi as treatment for a lethal skin disease[J]. Nature, 2024: 1-9.
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