AJRCCM：间质性肺病患者中成纤维细胞活化蛋白（FAP）表达分析

1、目前本领域的科学问题？

目前缺乏一种评估间质性肺病（ILD）活动性纤维化的非侵入性技术，导致疾病诊断延迟或抗纤维化药物的「盲目」处方。

2、该研究对这一领域的贡献？

此研究的临床前和临床数据显示，FAP是ILD活动性纤维化的高度特异生物标志物，FAP靶向PET成像可用于预测疾病进展。

理论依据

肺成纤维细胞的持续活化和由此产生的细胞外基质过度合成是ILD患者的有害事件。肺活检是ILD纤维化状态的主要评估技术，但也是触发急性加重的重要危险因素。

成纤维细胞活化蛋白（FAP）是久负盛名的活化的成纤维细胞的表面生物标志物，但它在ILD中的表达模式和诊断意义尚不明确。

研究目的

本研究旨在全面研究FAP的表达强度是否可以用作定量估计/测量ILD肺中活化成纤维细胞数量。

研究方法

首次采用多种方法检测FAP在人类原代肺成纤维细胞和肺组织标本中的表达，方法包括qPCR，western blot，免疫荧光染色，全切片的免疫组化深度学习以及单细胞测序数据分析。

此外，不同类型的ILD患者（基线数据见文末附表）进行了FAP标记的PET/CT检查，分析了FAP示踪剂摄取与肺功能参数的关系。

主要研究结果

首次发现，在肺成纤维细胞激活事件的早期阶段，FAP表达显著上调，以响应低剂量的促纤维化细胞因子。

单细胞测序数据进一步表明，ILD肺中几乎所有FAP阳性细胞都是产生胶原的成纤维细胞。免疫组化分析证实，FAP表达水平与ILDs患者肺活检切片中成纤维细胞病灶的丰度密切相关。

研究发现FAPI PET示踪剂的总摄取量（FAPI SUV total）与ILD患者的肺功能下降显著相关。

研究结论

该研究结果强烈支持FAP的体外和体内检测可以评估ILD的促纤维化活性，这可能有助于早期诊断和选择合适的治疗窗。

Figure 1. 人原代肺成纤维细胞TGF-β调控FAP表达。

(A) 来自健康供体的人原代肺成纤维细胞（HPLF）在指定时间（24、48和72小时）用TGF-β（10ng/ml）处理。在每个时间点设置相应的阴性对照，然后通过Western blot结果分析FAP、纤维连接蛋白和α-SMA的表达。

(B) 同时，采用免疫荧光染色检测TGF-β（10ng/ml）处理后不同时间点FAP的表达。红色表示FAP免疫反应信号，蓝色表示DAPI染色。

(C) 在TGF-β剂量依赖性实验中，采用5个浓度梯度（0.5、1、2、5、10ng/ml）的TGF-β和阴性对照（0ng/ml TGF-β）组处理48h。Western blot用于分析FAP、纤维连接蛋白、Ⅰ型胶原和α-SMA的表达。

(D) 博莱霉素模型不同时间点小鼠肺组织FAP的表达。

Figure 2. IPF和非IPF患者移植肺组织中FAP蛋白和mRNA的表达。

(A-B) 使用来自健康供体（n=6）和IPF（n=8）或非IPF ILD（矽肺，n=12）患者的冷冻肺组织，通过Western blot评估FAP表达，**P

(C) qPCR分析FAP的mRNA表达。β-actin作为内参照。将一名健康供体（1#）中FAP的相对表达指定为样本对照并设置为1。通过与对照的比较计算其他个体中的表达倍数。虚线是中位数，**P

Figure 3. 来自公共数据库的单细胞测序显示了成纤维细胞的FAP特异性表达。

(A) UMAP显示来自GSE135893研究中对照与IPF的单细胞群数据。

(B) 使用来自研究GSE135893的单细胞RNAseq数据，每个细胞群中的FAP表达水平。

(C) UMAP显示了来自研究GSE135893的健康供体和IPF患者中表达FAP的细胞。

(D) FAP与ACTA2、FN1、COL1A1之间的表达相关性分析（x轴和y轴代表log2标准化表达水平）。

Figure 4. IPF和非IPF患者的肺活检组织中FAP蛋白的表达。对IPF（n=7）和非IPF ILD（n=26）的肺活检组织切片进行FAP免疫组化染色。

(A) 供体和IPF患者中FAP表达的代表性高倍免疫组织化学图像。Scale bars, 200 μm.

(B) 不同级别成纤维细胞病灶（+、++、++）的ILD患者的代表性免疫组织化学图像。上面的行表示整个切片图像（WSI）的原始免疫组织化学全景图像，下面的行表示AI分析的阳性信号提取（蓝色）。供体、IPF和非IPF ILD患者的成纤维细胞病灶等级（C）和WSI（D）内FAP阳性区域的百分比。虚线是中位数，**P

(E) 包括IPF和非IPF的患者（n=33）的FAP阳性区域百分比与成纤维细胞病灶分级之间的相关性，r=0.6056；P=0.0002，数据显示在相关图中。

Figure 5. ILD患者的FAP-靶标PET/CT图像

78位患者，IPF20例，非IPF ILD63例，健康志愿者8例进行了68Ga-FAPI-04PET-CT检查。

(A) 从左至右，展示了患者的PET全身摄取68Ga-FAPI-04，肺部断层68Ga-FAPI-04摄取以及全肺PET三维重建68Ga-FAPI-04摄取。

(B) 在全部ILD患者和健康志愿者患者的68Ga-FAPI-04摄取SUV平均值。虚线是中位数，****P

(C) 不同亚型ILD患者和健康志愿者中FAP靶标的PET示踪剂（FAPI SUVtotal）总摄取的定量分析，虚线是中位数，****P

(D) 绘制了ILD（包括IPF和非IPF患者）KL-6与68Ga-FAPI-04摄取（SUVmean和SUVtotal）的相关性分析。P

Figure 6.68Ga-FAPI-04摄取与肺功能的关系。

(A) PET/CT和肺功能（PFT）的时间表：第一次PFT在PET/CT扫描后不超过一个月内进行。两次PFT测量之间的时间间隔约为4-20个月。

(B)68Ga-FAPI-04（SUVtotal和SUVmean）摄取与PFT（基线DLCO和FVC）之间的相关性分析。

(C)68Ga-FAPI-04（SUVtotal和SUVmean）摄取与PFT变化（DLCO和FVC基线变化）之间的相关性分析。绘制线性回归（R）和线性回归线。P

附表 参与本研究患者的临床特征

摘译

田欣伦

教授，北京协和医院呼吸与危重症医学科 主任医师，硕士生导师。

本文转载自公众号「帅府园论坛」（ID：shuaifuyuanluntan）

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间质性肺病患者中成纤维细胞活化蛋白（FAP）表达分析

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本文完