Dermal macrophages acquire a TREM2-anchored profibrotic state in antiphospholipid syndrome that is reflected in the circulation

기술 요약: 항인지질 증후군에서 TREM2에 고정된 섬유화 촉진 상태를 획득하는 진피 대식세포

문제 제기
항인질 증후군(APS)은 혈전증과 산과적 이환을 특징으로 하는 전신 자가면역 질환이지만, 신장 및 피부와 같은 장기에 영향을 미치는 만성 미세혈관 질환으로도 나타난다. 항응고 요법은 혈전증을 다루지만, 미세혈관 병증을 유발하는 상위 단계의 면역 조절 장애나 하위 단계의 소혈관 기능 장애를 교정하는 데는 실패한다. APS 피부에 대한 이전의 단일 세포 분석은 활성 피부 질환이 있는 소규모 코호트에 국한되었으며 주로 내피 세포 기능 장애에 초점을 맞추었다. 광범위한 APS 인구에서의 조직 거주 면역 세포의 전사 상태와 이들 세포 간 통신 네트워크, 특히 만성 미세혈관 재형성과 관련된 부분은 정의되지 않은 상태였다. 또한, APS에서 조직 수준의 대식세포 상태와 순환 바이오마커 사이의 연관성은 알려지지 않았다.

연구 방법
저자들은 일차성 APS에서 세포 상태와 세포 간 통신을 규명하기 위해 고해解상도의 진피 단일 세포 전사체 지도를 생성하였다.

• 코호트: 본 연구는 사포로(Sapporo) 기준을 충족하는 일차성 APS 환자 30명과 연령 및 성별이 매칭된 건강한 대조군 14명을 포함하였다. 9명의 APS 환자는 의심되거나 확립된 신병증을 동반하였다.
• 검체 수집: 대퇴부 상부에서 채취한 쌍을 이룬 6mm 펀치 생검 조직과 혈액 샘플을 동시에 수집하였다.
• 단일 세포 RNA 시퀀싱(scRNA-seq): 진피 조직을 해리하고 10x Chromium 플랫폼(v3 화학 요법)을 사용하여 라이브러리를 준비하였다. 약 157,000개의 진피 세포가 처리되었다.
• 컴퓨터 분석:
  • 클러스터링: 세포들을 12개의 주요 유형으로 클러스터링하였으며, 이후 하위 클러스터링(예: 5개의 골수계 아형, 8개의 섬유아세포 아형)을 수행하였다(Seurat 및 Harmony 사용).
  • 차등 발현: 의사 벌크(Pseudobulk) 분석(DESeq2)과 단일 세포 차등 발현 분석(Seurat FindMarkers)을 통해 APS 환자와 대조군 사이의 유전자 발현 변화를 식별하였다.
  • 시그니처 점수 산출: 18개 유전자로 구성된 지질 관련 대식세포(Lipid-Associated Macrophage, LAM) 시그니처(TREM2, CD9, LPL, FABP4/5 포함)를 UCell을 사용하여 점수화하였다.
  • 세포 간 통신: CellPhoneDB와 CellChat을 사용하여 리간드-수용체 상호작용을 예측하였다.
  • 검증: 공공 데이터셋인 전신 경화증(SSc) 데이터를 재분석하여 LAM 시그니처를 비교하였다.
• 임상 상관관계: ELISA를 통해 혈장 내 가용성 TREM2(sTREM2), 오스테오폰틴(osteopontin), sTREM1, sCD163 수치를 측정하였다. 상관관계는 진피 LAM 시그니처 및 추정 사구체 여과율(eGFR)에 대해 평가되었다.

주요 기여 및 결과

1. 재형성의 주요 부위로서의 골수계 구획:
   내피 세포에 초점을 맞춘 이전의 연구 결과들과 달리, 본 연구는 APS 환자의 진피 내 세포 구성은 대조군과 대체로 보존되어 있음을 발견하였다. 대신, 질환 관련 변화는 골수계 세포의 전사 상태와 이들의 예측된 세포 간 신호 전달에 집중되어 있었다. 골수계 구획은 기질 세포(섬유아세포, 내피 세포 및 주세포)와의 재편된 통신의 핵심 허브로 나타났다.

2. TREM2에 고정된 LAM 유사 상태의 획득:
   APS의 진피 골수계 세포는 지질 핸들링(예: LPL, FABP4, FABP5, LIPA) 및 리소좀 기능과 관련된 유전자의 상향 조절을 특징으로 하는 지질 관련 대식세포(LAM)와 유사한 전사 프로그램을 광범위하게 획득하였다.

• LAM 시그니처는 여러 골수계 아형 전반에서 상승하였으나, 특정 TREM2-고발현 대식세포 집단에서 가장 두드러지고 완전히 발현되었다.
• 이 TREM2 대식세포들은 스캐빈저 수용체인 CD163을 발현하였으나, 전통적인 염증성 표현형과는 달리 TREM1은 결핍되어 있었다.

3. 섬유화 촉진 기질 상호작용:
   세포 간 통신 모델링 결과, APS TREM2 대식세포는 기질 신호 전달의 중심 노드로 작용함이 밝혀졌다:

• 오스테로폰틴(SPP1)의 공급원: TREM2 대식세포는 APS에서 상향 조절된 오스테오폰틴의 주요 예측 공급원이었다. 이 리간드는 섬유아세포, 주세포 및 내피 세포의 CD44 및 인테그린과 결합할 것으로 예측되었으며, 이는 조직 섬유화 및 근섬유아세포 활성화와 관련된 경로이다.
• APOE의 표적: TREM2 대식세포는 섬유아세포 및 주세포 하위 집단에 의해 발현되는 APOE의 주요 예측 표적이었다. 흥미롭게도, TREM2 대식세포는 자체적인 APOE 발현 또한 상향 조절하였는데, 이는 잠재적인 오토크린(autocrine) 루프를 시사한다.

4. 순환 상관관계 및 신장 연관성:
   조직 수준의 LAM 시그니처는 순환계에도 반영되었다:

• 진피 골수계 LAM 점수는 혈장 내 가용성 TREM2(sTREM2) 및 오스테오폰틴 수치와 양의 상관관관계를 보였다.
• 가용성 CD163이나 가용성 TREM1은 조직 시그니처와 상관관계를 보이지 않았으며, 이는 이 특정 대식세포 상태에 대한 특이성을 나타낸다.
• 신장 기능: 조직 LAM 시그니처, 혈장 sTREM2, 그리고 혈장 오스테오폰틴 모두 추정 사구체 여과율(eGFR)과 역상관관계를 보였다.
• 신병증 층화: sTREM2는 전체적으로 APS 환자를 건강한 대조군과 구별하지는 못했으나, 신병증이 의심되거나 확립된 APS 환자군에서는 그렇지 않은 환자군에 비해 유의미하게 높게 나타났다.

5. 맥락적 특이성:
   공공 전신 경화증(SSc) 데이터셋의 재분석 결과, 진피 대식세포에서 유사한 TREM2 기반의 LAM 시그니처가 발견되었다. 이는 이 상태가 APS에 고유한 것이 아니라 만성 미세혈관 질환에 대한 보존된 반응임을 시사한다. 그러나 본 연구의 코호트는 공공 데이터셋에서 기증자당 세포 회수율이 낮아 불가능했던 '조직 시그니처와 임상적 신장 변수 간의 구체적 연결'을 가능하게 하였다.

의의 및 주장
본 논문은 TREM2에 의해 고정되고 지질 핸들링 및 섬유화 촉진 신호 전달을 특징으로 하는, 일차성 APS의 특정 조직 대식세포 프로그램을 식별했다고 주장한다. 본 연구는 다음과 같이 상정한다:

• 이 대식세포 상태는 단순히 국소적인 현상이 아니라, sTREM2와 오스테오폰틴을 통해 순환계에 반영된다.
• 이러한 마커들은 신장 침범과 연관되어 있으며, 이는 진피 미세혈관 재형성과 APS 신병증 사이의 기전적 연결을 시사한다.
• 본 연구 결과는 대식세포-기질 상호작용(특히 SPP1-CD44 및 APOE-TREM2 축)이 APS의 만성 미세혈관 질환을 유발하는 잠재적 동력임을 강조한다.
• 연구진은 이 TREM2 기반 생물학을 정의하는 것이 현재 합의된 치료법이 없는 APS의 비혈전성 발현을 위한 기전 중심적 중재의 경로를 제공할 수 있다고 결론짓는다.

저자들은 횡단적 연구의 특성상 미세혈관 질환 진행에 대한 인과적 추론에는 한계가 있으며, 신병증 하위 그룹 분석은 표본 크기로 인해 탐색적 단계라는 점을 언급하며 신중한 태도를 유지하였다. 또한, 이 발견을 완전히 검증하기 위해서는 종단적 연구와 신장 조직에 대한 직접적인 프로파일링이 필요함을 강조하였다.