度普利尤单抗是一种人源性单克隆抗体，已获批用于治疗特应性皮炎（AD）等炎症性疾病，但其在分子、细胞及免疫层面的作用机制尚未完全明确。 本研究的一项核心创新在于，首次采用 皮肤开放式微灌流（dOFM） 这一微创采样技术，实现了对 人体活体真皮组织间液（ISF）的多组学动态采集与分析，为在体、实时探索 AD 的免疫与代谢调控机制提供了关键技术支撑。
研究中纳入8例中重度AD患者，在接受16周度普利尤单抗治疗前（第2次访视，v2）和治疗结束时（第10次访视，v10），采用皮肤开放式微灌流（dOFM）技术采集非皮损（NL）和皮损（L）区域的真皮组织间液（ISF），并同步收集外周血样本。得益于dOFM探针的开放式网状设计，研究人员成功获得了包含完整免疫细胞、炎症介质及代谢物的真实ISF样本，克服了传统采样方法在组织微环境动态监测中的局限。
治疗结束时患者AD严重程度评分显著下降，证实了药物的临床疗效。与v2相比，v10时观察到以下变化：ISF中CD4+ 白细胞介素生成细胞比例呈下降趋势；血浆游离IL-4水平升高，而ISF（L）中IL-5水平降低；抗炎通路相关因子及上皮再生因子水平增加。v2时，ISF（L）与ISF（NL）的组分差异提示AD可能影响氨基酸代谢和脂质信号通路；至v10时，ISF（L）中长链/超长链脂肪酸及脂质水平较v2显著上升。此外，治疗还可降低ISF（L）中miR-155−5p和miR-378a-3p的表达水平。
展开剩余86%本研究通过dOFM技术首次实现了对AD患者治疗前后活体微环境的无偏差采样与多组学整合分析，不仅揭示了度普利尤单抗调控局部免疫代谢微环境的机制，也彰显了dOFM在精准皮肤病学研究中的突出价值，为炎症性皮肤病的在体生物标志物发现与机制研究提供了新范式。
图1. 研究概览(A) 研究访视时间表；(B) 第2次和第10次访视的采样时间节点；(C) 第2次和第10次访视采集样本及分析项目总览
结果与讨论
1、度普利尤单抗治疗显著改善特应性皮炎临床症状并改变相关免疫表型
本研究证实，治疗结束时，AD严重程度评分（包括EASI、IGA和SCORAD）均较治疗前显著下降（p adj.<0.05或<0.001），且早在第4次访视时已出现显著改善，表明药物具有确切的临床疗效。在免疫学方面，治疗导致外周血单个核细胞（PBMC）中CD3+细胞比例下降而CD3-细胞增加，同时调节性T细胞（Tregs）显著增多，可能反映了免疫抑制功能的增强及炎症微环境的缓解。细胞内细胞因子分析显示，治疗末期的PBMC和皮肤间质液（ISF）中多个AD关键致病性细胞因子（如IL-22、IL-31和IL-5）的表达水平下降，尤其在皮损区ISF中IL-31+细胞仍高于非皮损区，突显其局部病理作用。此外，淋巴细胞比例中位数存在显著差异。综合结果表明，度普利尤单抗通过系统性与局部免疫调节作用，减轻AD的炎症状态并改善临床症状。
图2. 特应性皮炎（AD）临床评分及相关免疫表型的改变
2、度普利尤单抗治疗诱导局部与全身免疫格局变化的炎症因子谱分析
通过对比治疗前后血浆与组织间液（ISF）的炎症介质水平，发现度普利尤单抗治疗在系统性与局部层面均显著改变了特应性皮炎（AD）的炎症微环境。治疗显著升高了血浆和皮肤间质液（ISF）中IL-4及IL-13的水平，印证了其阻断IL-4Rα所导致的游离细胞因子积累，并进一步强化了AD中以Th2为主导的免疫应答特征。与此同时，皮损区ISF中IL-5和部分二十烷类物质（如12-HETE和12-HEPE）浓度下降，表明药物可能通过抑制12-脂氧合酶通路缓解炎症；而15-HETE与PGE2在皮损区上升，提示其潜在抗炎作用。主成分分析显示，治疗后血浆中以IL-4为代表，治疗前则以IL-18和IL-17C为主要特征因子。治疗末期ISF皮损区中多种组织修复相关因子（如VEGFA、TWEAK、HGF、CSF3及CCL2）以及IL-1家族细胞因子（IL-1β、IL-18、IL-33）浓度上升，反映了药物在抑制IL-4Rα信号的同时可能协同调节上皮修复与天然免疫反应。不同检测方法间部分细胞因子呈显著相关，支持其变化趋势的一致性，但免疫细胞数量可能无法稳定反映样本中的细胞因子水平，说明其表达还受到微环境及细胞活化状态的复杂调控。
图3. 炎症介质的变化趋势
3、炎症因子与代谢组相关性分析揭示特应性皮炎相关的免疫代谢特征
研究人员研究了血浆、皮损区间质液（ISF L）和非皮损区间质液（ISF NL）中炎症因子谱、代谢物与特应性皮炎（AD）评分的相关性。具体而言，在血浆中，多种游离脂肪酸（FFAs）、鞘磷脂种类和甘油水平与AD评分呈正相关（图4A）；而皮损区ISF中长链FFAs和部分脂质随AD评分降低而增加，呈现总体负相关性（图4B），这表明AD评分降低（即皮肤状况改善）与皮损部位脂质生成增加显著相关。非皮损区ISF中（图4C），与AD评分相关的代谢物较少，但其中多数仍为脂质和短链脂肪酸。
血浆分析显示（图4D），多种炎症介质与嘌呤核苷酸（ADP、UMP和IMP）水平呈正相关，胸腺基质淋巴细胞生成素（TSLP）与溶血磷脂酰胆碱（LysoPC 20:0）呈显著负相关，提示AD中脂质代谢与神经免疫回路存在关联。皮损区ISF中促炎细胞因子与特定脂类正相关，EGF则与能量代谢与活性氧水平关联。细胞因子与血浆代谢物及间质液呈不同相关性，突显全身性炎症信号传导与局部炎症信号传导的动态差异。进一步通路分析显示，度普利尤单抗治疗下皮损区代谢网络受EGF广泛调控，而IL-13 相关的通路可能与其结合另一种受体的作用有关。最后，跨体液比较发现CCL13在ISF与血浆中强相关，CCL2在皮损区富集且与血浆负相关，IL-4水平在血浆与ISF间呈中度相关；代谢物如α-酮戊二酸在皮损区特异性积累，犬尿氨酸则跨体液一致变化，体现了代谢—炎症交叉对话及生物微环境对分子调控的重要影响。
图4. 免疫代谢模式
4、度普利尤单抗治疗改变特应性皮炎患者组织间液中的疾病相关代谢特征
度普利尤单抗治疗显著改变了特应性皮炎（AD）患者组织间液（ISF）的疾病相关代谢特征，从ISF中提取的代谢组比血浆更具信息性，代谢变化也更明显，与未病变皮肤（ISF NL）相比，度普利尤单抗治疗对病变皮肤（ISF L）中的代谢模式影响更为显著。治疗末期，ISF L中多种长链及超长链不饱和游离脂肪酸、鞘磷脂和磷脂酰胆碱水平升高，表明曾被IL-4/IL-13信号抑制的脂肪酸延伸酶（如ELOVL）活性得以恢复，脂质生物合成显著增强，这与表皮屏障修复进程一致。同时，细胞凋亡相关核酸分解产物及促炎代谢物（如3-甲基-2-氧代戊酸）减少，胆红素等抗氧化物质水平上升，反映出炎症消退和氧化应激缓解。不饱和脂肪酸的增加及花生四烯酸代谢的抑制进一步表明脂质代谢向抗炎和屏障构建方向重构。此外，治疗还下调了与β氧化相关的底物消耗，可能反映了能量代谢方式从分解向合成的转变。这些代谢变化共同表明，度普利尤单抗通过纠正AD患者皮损局部的脂质合成障碍、减轻炎症并促进屏障修复，从而发挥治疗作用。
图5. 间质液代谢组学
5、组织间液分析揭示治疗结束时局部相关信号通路及基因表达变化
度普利尤单抗治疗显著改变了特应性皮炎（AD）患者皮损区组织间液（ISF）中的代谢通路与基因表达谱。代谢组富集分析显示，治疗末期皮损区鞘脂代谢、不饱和脂肪酸生物合成、Ras及磷脂酶D等信号通路活性增强，表明脂质合成与表皮修复过程显著上调；而非皮损区则呈现PI3K-Akt信号、铁死亡和IL-17/NF-κB通路的下调。同时，多个AD特征性miRNA在治疗后在ISF中表达降低，包括与Th2免疫增强相关的miR-155-5p、参与角质形成细胞炎症调控的miR-146a和miR-203a-3p，以及可能影响STAT5B信号的miR-28-5p，提示度普利尤单抗可能通过调控这些miRNA逆转局部促炎微环境。尽管样本量存在局限，ISF代谢与miRNA分析一致表明，治疗通过促进脂质合成、修复相关信号转导并抑制炎症性miRNA网络，协同推动了AD皮损向稳态恢复。
图6. 通路分析与miRNA表达趋势
结论
采用皮肤开放式微灌流（dOFM）技术采集的真皮组织间液（ISF）已被证实能够用于获取免疫细胞、细胞因子/趋化因子、二十烷类代谢物、microRNAs（miRNAs）以及多种代谢物的高分辨率图谱，这充分体现了dOFM技术在临床实时监测中的应用前景。所有参与研究的特应性皮炎（AD）患者经度普利尤单抗治疗后均显示出显著的临床症状改善。治疗前（v2）与治疗后（v10）分子谱的差异揭示了AD病情改善的潜在机制，从分子层面展示了该治疗方案对疾病病理的影响。具体而言，研究主要发现包括：治疗有效阻断了IL-4Rα信号通路，表现为游离IL-4和IL-13水平升高；患者免疫表型向低炎症状态转变；促进皮肤修复和上皮再生的因子水平升高，包括促进角质形成细胞增殖和血管生成的因子；局部代谢组分析显示代谢稳态得以重建，表现为细胞凋亡减少、氧化应激缓解和β-氧化反应减弱；皮肤屏障功能改善，表现为长链脂肪酸（LCFAs）、超长链脂肪酸（VLCFAs）、不饱和游离脂肪酸（FFAs）和脂质分子水平在局部升高，且这些变化与AD评分降低显著相关；此外还观察到局部基因表达重编程，表现为AD相关miRNAs表达下调。本研究通过建立局部免疫和代谢改变与AD发病机制及治疗反应之间的关联，为理解度普利尤单抗的作用机制提供了新的科学依据。
FDA推荐BE测试方法——OFM开放式微灌流
微创、连续、活体取样 探针无膜，开放式交换 适用于小分子/大分子药物，亲水/亲脂性物质，多肽，蛋白，抗体，结合药物与游离药物，转运体，酶，纳米载体和囊泡等的活体取样参考资料：
Fernanda Monedeiro, Barbara Ehall, Katrin Tiffner, et al.Characterization of Inflammatory Mediators and Metabolome in Interstitial Fluid Collected with Dermal Open Flow Microperfusion before and at the End of Dupilumab Treatment in Atopic Dermatitis.Journal of Proteome Research 2024 23 (8), 3496-3514. DOI: 10.1021/acs.jproteome.4c00153
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