越来越多的证据表明肿瘤浸润淋巴细胞的空间组织关系可能是肿瘤进展和治疗反应的主要决定因素。因此，绘制和分析精细的肿瘤免疫微环境结构可能为预测癌症预后提供新的见解。近期Cancer research杂志发表了一项探索性和前瞻性的临床研究，用来评估肿瘤微环境内的结构是否可以预测头颈鳞状细胞癌（HNSCC）的术后复发。该研究使用PhenoCycler-Fusion（PCF）空间单细胞蛋白组（原CODEX）检测了主要的免疫亚群。空间细胞邻域分析发现了高频率的由CD31^highCD38^high 浆细胞组成的三级淋巴结构（TLS）与HNSCC术后复发率降低显著相关。

空间关系分析定义了11个细胞邻域（cellular neighborhood, CN）。这些CN由不同的细胞类型组成，反映了不同细胞类型间在空间上存在复杂的互作关系。

对每个CN中细胞类型进行配对细胞-细胞互作分析（pairwise cell–cell contacts）发现了有些CN中同源性互作占主导，有些CN中主要是异源性互作为主。异源性互作占比最多的是TLS1、TLS2和hot tumor 这3个CN。例如浆细胞主导了TLS1附近的细胞相互作用。这些细胞与其他浆细胞相互作用，还与CD90+ MSC-like细胞、血管细胞以及CD4+和CD8+T细胞相互作用。对比之前的研究说明TLS1或许关联好的预后。而在TLS2中，M2型巨噬细胞主导了相互作用，这些巨噬细胞与Treg、PMN-MDSC、CD4+和CD8+ T细胞相互作用，暗示了TLS2中或许与抑制抗肿瘤免疫相关。

在hot tumor中，大约三分之一的肿瘤细胞与淋巴细胞亚群接触，例如中性粒细胞、CD4+ 和CD8 +T细胞，还有M2巨噬细胞和PMN-MDSC。相比之下，在cold tumor中，大多数肿瘤细胞是同类型的互作。

总之，这些CN对于肿瘤生长和免疫逃逸或有效抗肿瘤免疫的产生可能具有重要的功能。

临床相关性分析表明了细胞邻域TLS1在肿瘤未复发的患者中更为常见，高频率的TLS1与不复发显着相关，并且可预测无复发生存期。同样，组织浆细胞的占比与无复发相关，并预测无复发生存期。

蛋白定量分析发现了TLS1中浆细胞表达更高的CD38和CD31，外部TCGA数据也表明了更高的CD38和CD31转录水平与更好的疾病生存率显著相关。

总而言之，这项研究强调了PCF空间单细胞蛋白组在免疫监测中的作用，揭示了HNSCC 患者肿瘤微环境的异常复杂性，再次说明了肿瘤微环境的空间组织结构对于细胞功能和预后至关重要性，并发现了TLS1 和CD31^highCD38^high浆细胞是肿瘤复发的重要预测因子。

| PCF空间单细胞蛋白组学介绍

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。

| PCF空间单细胞蛋白组学优势

Weed DT, Zilio S, McGee C, Marnissi B, Sargi Z, Franzmann E, Thomas G, Leibowitz J, Nicolli E, Arnold D, Bicciato S, Serafini P. The Tumor Immune Microenvironment Architecture Correlates with Risk of Recurrence in Head and Neck Squamous Cell Carcinoma. Cancer Res. 2023;83(23):3886-3900.