《Science Translational Medicine》：Aberrant bone marrow granulopoiesis generates neutrophils that promote B cell activity in neuromyelitis optica spectrum disorder
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本期推荐一项针对视神经脊髓炎谱系疾病（NMOSD）发病机制的重要研究。为解决自身反应性B细胞如何在该疾病中被驱动的问题，研究团队聚焦于骨髓造血干细胞与祖细胞（HSPCs）的异常活动。他们发现NMOSD患者骨髓存在异常的粒细胞生成，导致产生大量表达B细胞激活因子（BAFF）的ISG15+中性粒细胞，这些细胞进而驱动浆细胞成熟和致病性抗AQP4-IgG抗体的产生。靶向BAFF的贝利尤单抗治疗在早期临床试验中展现出潜力。这项工作揭示了骨髓造血异常在B细胞介导的自身免疫病中的核心作用，为NMOSD提供了新的治疗靶点。
在中枢神经系统的自身免疫疾病领域，视神经脊髓炎谱系疾病（Neuromyelitis Optica Spectrum Disorder, NMOSD）以其严重的致残性而备受关注。与多发性硬化（Multiple Sclerosis, MS）不同，NMOSD被认为是一种主要由B细胞和其产生的靶向水通道蛋白4（Aquaporin-4, AQP4）的自身抗体（AQP4-IgG）驱动的疾病。传统的治疗思路聚焦于清除外周循环中的B细胞（如使用利妥昔单抗）。然而，一个根本性问题长期悬而未决：在疾病活动期，乃至在B细胞清除疗法后复发时，那些源源不断的自身反应性B细胞和致病抗体究竟从何而来？它们的持续产生又受到何种上游机制的“燃料”补给？解决这些问题，对于深入理解NMOSD病理机制和开发更有效的治疗策略至关重要。
为了回答这些问题，由Li等人领导的研究团队将目光投向了免疫细胞的“生产工厂”——骨髓。他们推测，骨髓造血干细胞与祖细胞（Hematopoietic Stem and Progenitor Cells, HSPCs）的异常激活，可能是导致NMOSD中免疫细胞失衡的根源。研究人员开展了一项综合性研究，通过比较NMOSD患者、多发性硬化（MS）患者及健康对照者的骨髓与外周血样本，结合多种先进技术，深入探究了骨髓造血在NMOSD中的改变及其对疾病的影响。他们的研究成果发表在《Science Translational Medicine》期刊上，揭示了NMOSD中一条此前未被充分认识的、由骨髓驱动的致病新轴心。
本研究主要运用了以下关键技术方法：首先，对来自未经治疗的NMOSD患者、接受利妥昔单抗治疗后处于缓解期或复发期的NMOSD患者、MS患者及健康对照者的骨髓和外周血样本，进行了单细胞RNA测序（scRNA-seq），以在单细胞分辨率下全面解析免疫细胞图谱和转录组特征。其次，结合单细胞B细胞受体测序（scBCR-seq） 分析了B细胞的克隆性扩张。第三，通过流式细胞术对特定细胞群体（如HSPCs、中性粒细胞亚群、BAFF表达细胞等）进行定量和功能表征。第四，利用体外细胞共培养实验，验证了特定细胞类型（如ISG15+中性粒细胞与B细胞）之间的功能相互作用。第五，开展了一项早期临床试验，评估了BAFF中和抗体贝利尤单抗（Belimumab）在NMOSD患者中的疗效与安全性。
研究结果
1. NMOSD个体中存在骨髓造血干细胞与祖细胞（HSPCs）激活和粒细胞生成增加
通过对骨髓样本的单细胞分析，研究人员发现，与健康对照相比，未经治疗的NMOSD患者的骨髓表现出明显的粒细胞生成偏移，即向中性粒细胞谱系分化的倾向增强。这体现在中性粒细胞及其前体细胞（如粒细胞-单核细胞祖细胞GMP）数量的增加。同时，B细胞克隆在骨髓中也发生了扩张。这些结果表明，NMOSD患者的骨髓造血发生了重编程。
2. BAFF将异常的骨髓粒细胞生成与NMOSD中B细胞介导的自身免疫联系起来
对骨髓中性粒细胞的深入分析揭示了五个亚群，其中一个高表达干扰素刺激基因15（Interferon Stimulated Gene 15, ISG15）的亚群（ISG15+中性粒细胞）在NMOSD中显著扩增。细胞间相互作用分析显示，这些ISG15+中性粒细胞与B细胞（尤其是记忆B细胞和浆细胞）之间存在强烈的潜在交互信号，其核心媒介是B细胞激活因子（B cell-activating factor, BAFF） 及其受体（如B细胞成熟抗原BCMA）。单细胞数据和蛋白水平检测均证实，ISG15+中性粒细胞是骨髓中BAFF的主要细胞来源，而浆细胞则高表达BCMA。这提示，异常骨髓粒细胞生成所产生的BAFF+中性粒细胞，可能通过BAFF信号驱动B细胞活化和抗体产生。
3. NMOSD中异常的骨髓粒细胞生成由JAK-STAT通路过度活跃介导
对HSPCs的转录组分析发现，NMOSD患者共同的髓系祖细胞（CMP）和粒细胞-单核细胞祖细胞（GMP）中，与JAK-STAT信号通路相关的基因显著富集，且磷酸化STAT1和STAT3水平升高。体外实验表明，JAK1/2抑制剂巴瑞替尼（Baricitinib）可以抑制从NMOSD患者骨髓HSPCs培养产生的总中性粒细胞、ISG15+中性粒细胞以及BAFF产生的ISG15+中性粒细胞。这表明JAK-STAT通路的异常激活是驱动NMOSD中异常粒细胞生成的关键分子机制。
4. 在接受利妥昔单抗治疗后复发的NMOSD个体中观察到异常的骨髓粒细胞生成和BAFF产生增强
即使在接受B细胞清除疗法（利妥昔单抗）的患者中，那些出现复发的患者，其骨髓依然表现出显著的粒细胞生成增强和BAFF产生增加，而处于缓解期的患者则不明显。这提示异常的骨髓造血可能是导致利妥昔单抗治疗后B细胞再增殖和疾病复发的一个潜在根源。
5. NMOSD个体外周血中中性粒细胞增加和BAFF产生增强
单细胞分析证实，不仅在骨髓，在未经治疗的NMOSD患者以及利妥昔单抗治疗后复发的患者外周血中，中性粒细胞数量和BAFF表达也显著升高，表明骨髓的异常产出已系统性地反映在循环系统中。
6. 中性粒细胞来源的BAFF增加NMOSD个体的B细胞成熟和AQP4-IgG产生
关键的体外功能实验证实了上述推测。当从NMOSD患者外周血分离的中性粒细胞与B细胞共培养时，能有效驱动浆细胞分化和抗AQP4-IgG抗体的产生。而使用BAFF中和抗体贝利尤单抗处理，则可以显著抑制这种效应，降低浆细胞频率和AQP4-IgG滴度。这表明中性粒细胞来源的BAFF足以驱动NMOSD相关的自身免疫反应。
7. ISG15+中性粒细胞存在于多发性硬化（MS）和NMOSD个体中
与MS患者的比较分析发现，ISG15+中性粒细胞在两种疾病中均存在，但在NMOSD中的扩增程度和BAFF-BCMA相互作用强度更为显著，提示这可能是NMOSD区别于MS的一个特征性病理环节。
8. NMOSD个体的浆细胞和B细胞亚群表现出高体细胞超突变（SHM）率
BCR分析显示，NMOSD患者骨髓浆细胞和记忆B细胞的体细胞超突变率高于健康对照，尤其是长寿命浆细胞（LLPCs）中IgG1+细胞比例更高，且能产生更高滴度的AQP4抗体，这可能是致病抗体长期存在的细胞基础。
9. BAFF中和抑制NMOSD个体中AQP4-IgG的产生
一项纳入14名AQP4-IgG阳性NMOSD患者的早期临床试验显示，接受贝利尤单抗治疗12个月后，大部分患者保持无复发，扩展残疾状态量表（EDSS）评分改善，部分患者血清AQP4-IgG转阴或糖皮质激素用量减少，治疗安全性良好。这初步验证了靶向BAFF在NMOSD治疗中的潜在价值。
结论与讨论
本研究通过系统的多组学分析和功能实验，绘制了NMOSD中一条从骨髓造血异常到器官特异性自身免疫的完整病理轴心。其核心结论是：在NMOSD中，骨髓HSPCs因JAK-STAT信号通路过度活跃而发生异常粒细胞生成，产生大量特殊的ISG15+中性粒细胞。这些细胞并非传统的终末效应细胞，而是充当了“帮手”角色，通过大量产生BAFF，为骨髓和外周中的B细胞提供关键的存活和分化信号，从而驱动浆细胞成熟、体细胞超突变和致病性抗AQP4-IgG抗体的持续产生。即便在B细胞被清除（利妥昔单抗治疗）后，这条活化的骨髓轴心依然存在，可能导致疾病复发。
这项研究具有多重重要意义。首先，它揭示了中性粒细胞在NMOSD中一个全新的、以前未被重视的“免役调节”功能，即通过产生BAFF支持B细胞介导的体液免疫，拓展了对中性粒细胞功能多样性的认知。其次，它将疾病研究的视角从外周和靶器官（中枢神经系统）延伸至免疫细胞的源头——骨髓，提出了“靶向骨髓微环境”作为自身免疫病治疗新策略的可能性。第三，研究明确了JAK-STAT通路和BAFF是这一病理轴心中的两个关键节点，为治疗提供了直接靶点。临床数据提示，已获批用于系统性红斑狼疮的BAFF抑制剂贝利尤单抗，在NMOSD中可能同样有效，为其“老药新用”或开发类似疗法提供了理论依据。此外，监测骨髓粒细胞生成活性或循环BAFF+中性粒细胞，或可作为评估NMOSD疾病活动度和治疗反应的新型生物标志物。
当然，研究也存在一些局限，例如无法在患者体内直接验证细胞内在的因果关系，缺乏包含足够骨髓基质细胞的深入分析，以及需要更多非B细胞介导的神经系统疾病对照来确认特征的相对特异性等。未来的研究需要进一步阐明骨髓中T细胞等如何通过产生G-CSF/GM-CSF等因子精确调控HSPCs，以及贝利尤单抗是否直接作用于骨髓发挥疗效。
总之，这项开创性的工作阐明了一个由骨髓造血异常驱动的、中性粒细胞依赖的B细胞活化新机制，不仅深化了对NMOSD发病原理的理解，也为开发针对骨髓造血过程或BAFF信号的新型治疗策略奠定了坚实的基础，对NMOSD乃至其他B细胞介导的自身免疫性疾病具有重要的启示意义。
