IL-17A单抗治疗银屑病的转录水平基因调控机制研究

IL-17A monoclonal antibodies (mAbs) have received great attention for its excellent clinical efficacy in the treatment of psoriasis, however, its exact mechanism for the treatment of psoriasis is not yet fully understood. IL-17A mAbs block the signal transduction of Th17 cells after binding to IL-17A, and what impact will it bring on the human body? What is the effect on TNF, IL-23 and NF-κB signaling pathways associated with psoriasis? What is the effect on the transcriptional regulation of Th17 cells? Are there any functional variants that influence the therapeutic effect of IL-17A mAbs by regulating the expression of the Th17 pathway effector genes? To have better understanding on the gene regulatory mechanism of IL-17A therapy, we will study 50 patients with psoriasis before and after administration of IL-17A mAbs, and use a combination of genome-wide DNA genotyping, RNA-seq and ATAC-seq to evluate the differential expression effector genes and the dynamic changes of chromatin accessibility states before and after treatment in blood, nonlesional skin and lesional skin. Then we will integrate the data for genome, transcriptome, and epigenome which we have built through fitting a Bayesian statistical model and carry out a series of functional verification in vitro in order to identify the gene regulatory network of IL-17A mAbs therapy. This study will be helpful for further clarifying the pathogenesis of psoriasis and providing new potential therapeutic targets.

IL-17A单抗因治疗银屑病卓越的临床疗效而备受关注，然而其治疗银屑病的确切机制目前尚不完全明确。IL-17A单抗与IL-17A结合，阻断Th17细胞的信号传导，对于人体究竟会带来哪些影响？对其他与银屑病发病相关的TNF、IL-23以及NF-κB信号通路会产生怎样的影响？对Th17细胞的转录调控又产生如何的效应？是否存在某些功能性基因位点通过调节Th17通路效应基因的表达而影响IL-17A单抗的治疗作用？本课题以接受IL-17A单抗治疗前后银屑病患者的皮肤及血液样本为研究对象，通过整合全基因组DNA分型、RNA-seq、ATAC-seq的数据来筛选治疗前后的差异表达效应基因以及染色质开放区域的动态变化，结合体外功能学实验，系统探讨IL-17A单抗治疗银屑病的基因调控机制，以期发现银屑病发生发展及转归中新的转录调节因子及效应基因，为进一步阐明银屑病的发病机制及发现新的治疗靶点奠定基础。

银屑病是一种以表皮增殖为特征的慢性炎症性皮肤病。其发病机制至今尚未明确，目前认为是在多基因遗传背景下、以T淋巴细胞介导为主、多种免疫细胞共同参与的免疫炎症反应。现阶段针对IL-17、TNF-α、IL12/23的靶向治疗已成为银屑病的主要治疗方向，但仍存在治疗效果欠佳、容易复发的问题。开展针对特异性靶点的生物制剂治疗疗效及机制的研究，无疑是一个很好的模式系统，有助于我们更好地理解银屑病中复杂的相互作用，同时为寻找新的治疗靶点提供线索。.本研究首先对7例接受ixekizumab 80mg皮下注射单次治疗前及治疗后第2、7、14及28天五个不同时间点的外周血单核细胞PBMC样本进行了RNA-seq实验，发现479个差异表达基因，20个IL-17A单抗治疗早期反应相关的基因通路，包括外周血白细胞核糖体蛋白质表达、T淋巴细胞活化、硫酸肝素蛋白多糖代谢等。进一步加大样本量，在30例接受IL-17A单抗治疗的患者皮损及非皮损中验证了硫酸乙酰肝素酶HPSE显著高表达，而IL-17A单抗治疗后HPSE显著下降。在皮肤角质形成细胞和咪喹莫特诱导的银屑病小鼠模型中，发现IL-17处理可提高HPSE mRNA和蛋白表达水平，而HPSE则促进Th17细胞分化和IL-17产生。小鼠实验中发现，HPSE抑制剂和IL-17单抗联合治疗对银屑病小鼠皮损有明确的治疗作用，且效果优于单独IL-17单抗治疗组。.此外，还在课题资助下，建立了较为完整的银屑病生物制剂治疗样本库，包括300余例接受TNF-α抑制剂治疗的银屑病患者临床资料、全基因组分型数据，89例患者治疗前后不同时间点外周血转录组基因表达数据，20例患者治疗前后血、皮肤CD4+T细胞ATACseq数据。鉴定出若干与疗效密切相关的功能性基因变异，为中国人群银屑病患者个体化治疗提供理论指导。.本研究对接受生物制剂（IL-17A单抗、TNF-α抑制剂）治疗的中国汉族银屑病患者开展了系列研究，试图鉴定出与治疗疗效相关的生物标记物，并进一步阐明抗IL-17A单抗治疗银屑病的作用机制，寻找新的治疗靶点。项目实施期间，在Front Pharmacol ，Nutrients、Chin Med J (Engl)、Front Cell Dev Biol发表4篇SCI论文，3篇中文期刊论文；协助培养硕士生3名。