Einleitung: Interferon-regulierte Proteine und Gensignaturen werden als vielversprechende neue Biomarker zur Überwachung der Krankheitsaktivität beim systemischen Lupus erythematodes (SLE) angesehen. Heute gilt die Vollblut-Interferon-Signatur, bei der die Expression von verschiedenen Interferon-induzierten Transkripten im Vollblut bestimmt wird, als Standardmethode für die indirekte Messung der Typ-I-Interferon-Aktivität beim SLE. Dabei spiegelt die Vollblut-Interferon-Signatur zwar in Querschnittsuntersuchungen die Krankheitsaktivität von SLE-Patienten wider, Veränderungen der Aktivität im Verlauf können mit ihr aber nicht erfasst werden. Ziel dieser Arbeit war es, die Ursachen für diesen scheinbaren Widerspruch aufzuzeigen und die klinische Etablierung der Typ-I-Interferon-Signatur durch eine optimierte Messung weiter voranzutreiben. Methoden: In einer Multicenter-Analyse wurden zunächst die Genexpressionsdaten von SLE-Patienten verwendet, um zellspezifische Unterschiede in der Expression von Interferon-induzierten Transkripten in verschiedenen Leukozyten-Subpopulationen zu bestimmen. Anschließend wurden in einer Querschnittsuntersuchung die prozentualen Anteile und absoluten Zahlen der Blutleukozyten von 79 SLE-Patienten mit denen von 42 Hepatitis-C-Patienten und 20 gesunden Normalspendern verglichen. In zwei Längsschnittuntersuchungen wurden zusätzlich die Veränderungen in der Blutzusammensetzung von 26 SLE-Patienten unter dem Einfluss von Krankheitsaktivität (BILAG-2004) und Interferon-Aktivität (durchflusszytometrische Messung von „sialic acid-binding actin Ig-like lectin 1“) sowie ebenso die von 16 Hepatitis-C-Patienten unter dem Einfluss einer Interferon-alpha-Therapie untersucht. Ergebnisse: Es konnte nachgewiesen werden, dass die Expression von Interferon-induzierten Transkripten zellspezifisch ist, sodass auch sehr eng verwandte Leukozyten-Subpopulationen anhand ihrer Interferon-Signaturen voneinander abgegrenzt werden können. Darüber hinaus unterscheiden sich die verschiedenen Leukozytenarten auch in der Amplitude ihrer Interferon-Signatur, was dazu führt, dass der Beitrag von neutrophilen Granulozyten und Monozyten zur Vollblut-Interferon-Signatur signifikant größer ist als der von verschiedenen Lymphozyten-Subtypen. Die Gesamtblutszusammensetzung von SLE-Patienten differiert dabei stark zu der von gesunden Normalspendern und unbehandelten Hepatitis-C-Patienten: Im Querschnittsvergleich waren der prozentuale Anteil der neutrophilen Granulozyten bei SLE-Patienten deutlich höher und sowohl die absolute Zellzahl als auch der prozentuale Anteil der Lymphozyten signifikant niedriger. Gleichzeitig konnte mithilfe der Längsschnittuntersuchungen gezeigt werden, dass Typ-I-Interferone ausgeprägte Veränderungen in der Gesamtblutzusammensetzung hervorrufen, zu denen insbesondere eine Neutropenie und relative Lymphozytose gehören. Schlussfolgerung: Typ-I-Interferone wirken in unterschiedlicher Weise auf verschiedene Leukozyten-Subpopulationen ein und induzieren sowohl zellspezifische Interferon-Signaturen als auch Verschiebungen in der Gesamtblutzusammensetzung. Diese Effekte können die Messung der Typ-I-Interferon-Signatur im Vollblut empfindlich stören und erklären, warum die Vollblut-Interferon-Signatur die Krankheitsaktivität von SLE-Patienten in Längsschnittuntersuchungen nicht wiedergibt. Um die Typ-I-Interferon-Signatur als Biomarker in die klinische Routine zu implementieren, sollte diese daher zukünftig auf einer zellspezifischen Ebene erfasst werden.
Introduction: Interferon-regulated proteins and gene signatures are considered promising candidates for monitoring disease activity in systemic lupus erythematosus (SLE). The whole blood interferon signature (WBIFNS), defined by the simultaneous measurement of different interferon-induced transcripts in whole blood, is the most recent method for an indirect type I interferon assessment in SLE. Although the WBIFNS reflects the SLE disease activity in cross-sectional analyses, a long-term correlation has not yet been demonstrated. The aim of this study was to clarify the reasons for this paradox and, based on an optimized measurement procedure, further enhance the clinical diagnostic value of the type I interferon signature. Methods: By combining a multicentre dataset, gene expression data from SLE patients were applied to determine cell-specific differences in the expression of interferon-induced transcripts in leukocyte subsets. In a following cross-sectional study, percentages and absolute counts of peripheral blood leukocytes were compared in 79 patients with SLE to those of 20 healthy controls and 42 patients with hepatitis C. Changes of blood composition in 26 SLE patients were then longitudinally compared to changes of disease activity (BILAG-2004) and interferon activity (flow cytometric measurement of „sialic acid- binding actin Ig-like lectin 1“) and additionally in 16 patients with hepatitis C receiving an interferon alpha therapy. Results: Leukocyte subsets could be distinguished by a cell-specific expression of interferon-induced transcripts making it possible to classify even closely related cell types according to their unique interferon signatures. By comparing the amplitude of interferon signature of different leukocyte subsets we found that the contributions of neutrophils and monocytes to the WBIFNS are significantly higher than those of lymphocyte subtypes. The whole blood composition of SLE patients is highly different from healthy controls and untreated patients with hepatitis C: in the cross-sectional study the percentage of neutrophils was substantially higher whereas the absolute count and percentage of lymphocytes were significantly reduced in SLE patients. At the same time, the longitudinal analyses revealed that type I interferons lead to distinct changes in the composition of blood cells that, in particular, contain a neutropenia and relative lymphocytosis. Conclusion: The longitudinal measurement of interferon signatures in whole blood is biased by various effects of type I interferons on leucocyte subsets resulting in a cell-specific expression of interferon-induced transcripts and relevant alterations in blood composition. Therefore, the assessment of type I interferon signature should be performed in a cell-specific manner for its implementation as a biomarker in clinical practice.
