july 2020 • NEJM

RNA Identification of PRIME Cells Predicting Rheumatoid Arthritis Flares

Orange, Dana E., Yao, Vicky, Sawicka, Kirsty, et al.

DOI: 10.1056/NEJMoa2004114

Content curated by:David Rodrigues

Key message

Haverá marcadores moleculares que permitam antecipar um agravamento de Artrite Reumatóide? Estudo exploratório que fornece prova células PRIME semelhante a fibroblastos aumentam no sangue imediatamente antes de um surto de artrite reumatóide e diminuem durante o mesmo, sugerindo que essas células podem deslocar-se para sinovial inflamada e, portanto, representam um precursor circulante de fibroblastos sinoviais inflamatórios.

Analysis

Population

1 doente index e 3 outros com artrite reumatóide foram seguidos ao longo de 4 anos

Method

Estabeleceram um protocolo clínico e técnico para coleta domiciliar repetida de sangue em pacientes com artrite reumatóide para permitir o sequenciamento longitudinal de RNA (RNA-seq). As amostras foram obtidas a partir de 364 pontos no tempo durante oito crisesao longo de um período de 4 anos no doente índex, bem como de 235 pontos no tempo durante crises em três pacientes adicionais. Identificaram transcritos que foram expressos diferencialmente antes dos surtos e compararam-nos com os dados do RNA-seq de célula única sinovial. A citometria de fluxo e o RNA-seq de células sanguíneas classificadas em pacientes adicionais foram utilizados para validar os resultados.

Results

Alterações consistentes foram observadas 1 a 2 semanas antes de um surto de artrite reumatóide. A ativação das células B foi seguida pela expansão das células mesenquimais pré-inflamatórias CD45-CD31-PDPN+, ou PRIME, circulantes no sangue de pacientes com artrite reumatóide; essas células compartilhavam características de fibroblastos sinoviais inflamatórios. Os níveis de células PRIME circulantes diminuíram durante os surtos nos quatro pacientes, e a citometria de fluxo e o RNA-seq de células classificadas confirmaram a presença de células PRIME em 19 pacientes adicionais com artrite reumatóide.

Abstract

Rheumatoid arthritis, like many inflammatory diseases, is characterized by episodes of quiescence and exacerbation (flares). The molecular events leading to flares are unknown. METHODS We established a clinical and technical protocol for repeated home collection of blood in patients with rheumatoid arthritis to allow for longitudinal RNA sequencing (RNA-seq). Specimens were obtained from 364 time points during eight flares over a period of 4 years in our index patient, as well as from 235 time points during flares in three additional patients. We identified transcripts that were differentially expressed before flares and compared these with data from synovial single-cell RNA-seq. Flow cytometry and sorted-blood-cell RNA-seq in additional patients were used to validate the findings. RESULTS Consistent changes were observed in blood transcriptional profiles 1 to 2 weeks before a rheumatoid arthritis flare. B-cell activation was followed by expansion of circulating CD45−CD31−PDPN+ preinflammatory mesenchymal, or PRIME, cells in the blood from patients with rheumatoid arthritis; these cells shared features of inflammatory synovial fibroblasts. Levels of circulating PRIME cells decreased during flares in all 4 patients, and flow cytometry and sorted-cell RNA-seq confirmed the presence of PRIME cells in 19 additional patients with rheumatoid arthritis. CONCLUSIONS Longitudinal genomic analysis of rheumatoid arthritis flares revealed PRIME cells in the blood during the period before a flare and suggested a model in which these cells become activated by B cells in the weeks before a flare and subsequently migrate out of the blood into the synovium. (Funded by the National Institutes of Health and others.)