移植物抗白血病（graft-versus-leukemia, GvL）效应是同种异体造血干细胞移植（allogeneic hematopoietic stem cell transplantation, HSCT）后维持缓解的一个关键特征，其中供体免疫细胞消除受体体内残留的恶性细胞。HSCT治疗后疾病复发代表恶性细胞发生了免疫逃逸，之后可以通过输注来自原始干细胞供体的供体淋巴细胞 (donor lymphocyte infusion, DLI) 使 GvL重新焕发活力。尽管临床已经长期认识到这种现象，但GvL的机制仍然不清楚。此外，血液系统恶性肿瘤对DLI 的反应差异很大，虽然70-80% 的慢性髓系白血病 (CML) 患者可以对 DLI 做出响应，但是仅有15-20% 的急性髓系白血病 (AML) 患者对DLI有反应。因此理解AML患者对DLI不同响应的机制至关重要。

肿瘤微环境（TME）中各种细胞类型之间的协调反应对于有效的肿瘤免疫治疗非常关键。来自美国多家研究机构的研究者利用scRNA-seq、scTCR-seq、scCITE-seq等多种单细胞测序技术联合PhenoCycler-Fusion（PCF）空间单细胞蛋白组对CML、AML中对DLI有响应和没有响应患者的骨髓微环境进行了深度分析，发现了AML中对DLI响应特有的关键细胞亚群以及空间互作关系。

为了证实单细胞测序的结果，研究者利用PCF空间单细胞蛋白组分析了AML患者治疗前和治疗后的骨髓微环境特征。首先T_EMRA数量变化上与单细胞测序的结果一致。之后研究者通过细胞邻域分析发现了响应患者和非响应患者间空间细胞互作关系存在显著差异性。响应患者不同细胞邻域中细胞类型多样化，包含不同类型的免疫细胞和恶性细胞，然而非响应患者缺失了这种多样性，这也同单细胞测序配受体预测的一致，在响应患者中免疫细胞间的互作，以及与恶性细胞间的关系更加紧密。

深度诠释T细胞表型状态变化发现了在响应组中T细胞的总体扩增是从治疗前的耗竭状态(表达TIM3、CTLA-4)到治疗后的效应状态(表达LAG3、Granzyme B、CD57、OX-40)的转变。在治疗后的细胞邻域中，响应组中T细胞上CD57和OX40的表达较高，而非响应组中T细胞高表达TIGIT。

空间关系分析发现了响应组在治疗前耗竭型T细胞与多种细胞类型(包括B细胞、髓系细胞和恶性细胞)共定位，而治疗后的微环境呈现出CD8+ CD57+ CTLs与其他细胞毒性和效应性记忆T细胞共定位，以及富集树突状细胞标志物CD11C的髓系细胞。相比之下，非响应患者的呈现了低的细胞互作多样性以及髓系细胞类型优势为主的微环境。

了解肿瘤内免疫细胞群体如何在治疗后协调产生抗肿瘤反应，可以指导精确的治疗优先级。这项研究通过空间单细胞蛋白组对关键细胞群体进行了评估。在急性髓系白血病(AML)应答者中，骨髓微环境(BME)中的多种免疫细胞类型与克隆扩增的ZNF683+GZMB+ CD8+CTLs相互作用。无反应AML患者的BME中CD8+ CTLs缺乏交互作用，并且TIGIT表达升高。总而言之，这项研究强调了过继细胞疗法的受体的BME差异是有效抗白血病应答的关键决定因素，并为指导基于细胞的白血病治疗提供了新的见解。

PCF采用oligo偶联抗体检测技术结合自动化高分辨荧光显微镜，可实现超多靶标的空间定位及单细胞分辨率下的细胞表型分析。所有抗体先一次性与组织切片结合，再启动抗体和荧光探针的“杂交 — 成像 — 剥离”三步循环，每次循环后通过荧光显微镜收集检测抗体的荧光信号。

| PhenoCycler-Fusion单细胞原位空间蛋白组学优势

Maurer K, Park CY,  Mani S,  Borji M,  Penter L,  Jin Y et al. bioRxiv 2024.02.09.579677; doi:

https://doi.org/10.1101/2024.02.09.579677.