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从细胞表型到空间互作：Cell文章教你轻松搞定肿瘤免疫微环境
【概要描述】质谱流式细胞技术与空间单细胞蛋白组学带你探索ICB治疗时淋巴结的作用
- 分类：华盈视角
- 作者：柳荫
- 来源：华盈生物公众号
- 发布时间：2023-08-25 15:36
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免疫检查点阻断（ICB）疗法在癌症治疗方面已经取得了重大进展，但这种疗法并不是对所有患者有效，因此探究ICB治疗时机体的免疫环境变化显得尤为重要。
近日来自美国加州大学的研究团队在《Cell》（IF=64.5）发表了题为“Dynamic CD8+ T cell responses to cancer immunotherapy in human regional lymph nodes are disrupted in metastatic lymph nodes”的文章，本研究主要使用质谱流式细胞技术（Mass Cytometry，CyTOF）检测了头颈部鳞状细胞癌患者的肿瘤、淋巴结和血液样本中的免疫细胞亚型，利用空间单细胞蛋白组对ICB治疗时患者淋巴结中的重要CD8+T细胞亚群进行了深入分析，诠释了ICB治疗时淋巴结的关键作用。
| 01、CyTOF发现淋巴结组织中富集的CD8+T细胞亚型
本研究使用了CyTOF对10例患者的肿瘤和淋巴结组织进行了检测，研究发现虽然总的CD8+ T细胞在两种组织中的占比相似，但是表达PD-1和TCF-1的耗竭型CD8+ T祖细胞（Tpex）在未发生癌转移的淋巴结中的比例远高于肿瘤组织。并且这些未转移淋巴结中的Tpex和肿瘤组织中分化的成熟耗竭型CD8+ T细胞的相关性非常高（图1A-B）。说明Tpex与抗肿瘤免疫反应密切相关。
图1：头颈癌患者未转移淋巴结中Tpex频率更高
| 02、空间单细胞蛋白组发现Tpex的空间互作关系
研究使用了空间单细胞蛋白组对头颈癌患者淋巴结（其中包含22位未接受免疫治疗的患者和9位接受免疫治疗的患者）组织切片中的39个蛋白进行了检测，分析了Tpex细胞亚群在未转移淋巴结中的空间位置。研究发现Tpex主要定位于富集T细胞的区域而一小部分定位于B细胞区域。细胞邻域分析展示了相比没有接受免疫治疗的患者，接受免疫治疗患者的淋巴结组织中Tpex更多的富集在DC细胞和分化中期的耗竭型CD8+ T细胞（Tex-int）周围，说明了免疫治疗后在未转移淋巴结中Tpex被抗原呈递细胞激活并且增强向Tex-int细胞的分化能力（图2A-D）。
图2：Tpex在未转移淋巴结中主要定位于T细胞区域
然而对肿瘤转移的淋巴结组织进行空间分析，发现了Tpex周围的细胞呈现出了不一样的功能状态，特别是Tpex附近的DC细胞表达很多抑制性分子。同时Tpex细胞还与抑制性的Treg细胞相邻，这说明了Tpex处于一个免疫抑制生态位。正是因为存在这个免疫壁龛，在肿瘤转移的淋巴结中Tpex的激活分化受到了抑制（图3A）。
图3：转移淋巴结中Tpex激活分化受到抑制
| 03、CyTOF分析血液中CD8+ T细胞亚型
之后作者使用CyTOF对接受aPD-L1治疗的头颈癌患者的外周血样本进行了检测，结果显示aPD-L1治疗后血液中的Tex-int细胞亚群有明显的升高，相关性分析发现了未转移淋巴结中的Tpex和Tex-int与血液中的Tex-int有很强的相关性，同时未转移淋巴结中的Tex-int与肿瘤中的Tex-int也具有极强的相关性（图4A-B）。这些结果说明了免疫治疗后淋巴结中的Tpex会被激活并分化成为Tex-int通过血液运输到肿瘤组织中。
图4：ICB治疗后血液中Tex-int频率增加
| 总结与讨论
本研究通过CyTOF检测患者组织和血液样本中45个蛋白，发现了在ICB治疗时具有重要作用的细胞亚群，并使用空间单细胞蛋白组对细胞亚群的空间位置进行分析。最终得出结论：在免疫治疗时未转移淋巴结中的耗竭型CD8+ T祖细胞亚群起到重要作用，而转移淋巴结中CD8+ T细胞的响应遭到破坏。
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5）空间单细胞蛋白组学（IMC+PCF）可获得特定组织结构中细胞亚群数量、细胞邻域的关系图谱、细胞通讯网络、以及免疫检查点等关键功能蛋白在单个细胞上的表达定位等深度空间信息，可用于疾病机制靶点和诊断、疗效、预后等标志物的发现。
| 相关文献
Rahim MK, Okholm TLH, Jones KB et al. Dynamic CD8+ T cell responses to cancer immunotherapy in human regional lymph nodes are disrupted in metastatic lymph nodes.Cell. 2023 Mar 16;186(6):1127-1143.e18.
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