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Cancer Cell|空间组学深度解析三级淋巴结构在卵巢癌不同解剖位置间的细胞组成和分子特征

Cancer Cell|空间组学深度解析三级淋巴结构在卵巢癌不同解剖位置间的细胞组成和分子特征

  • 分类:华盈视角
  • 作者:老纪
  • 来源:空单蛋公众号

【概要描述】组织超多重成像联合空间转录组剖析高级别浆性卵巢癌不同部位肿瘤间的三级淋巴结构

Cancer Cell|空间组学深度解析三级淋巴结构在卵巢癌不同解剖位置间的细胞组成和分子特征

【概要描述】组织超多重成像联合空间转录组剖析高级别浆性卵巢癌不同部位肿瘤间的三级淋巴结构

  • 分类:华盈视角
  • 作者:老纪
  • 来源:空单蛋公众号
  • 发布时间:2024-11-13 16:06
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高级别浆液性卵巢癌(HGSOC)是最常见且侵袭性强的上皮性卵巢癌亚型,5年生存率仅 48%,目前缺乏有效的免疫治疗方案。三级淋巴结构(TLS)在实体瘤中与生存和免疫治疗反应相关,但在 HGSOC 中形成频率较低。多数 HGSOC 起源于输卵管,后扩散至卵巢和腹膜腔,因此了解不同部位的抗肿瘤免疫情况很重要。近期,Cancer Cell杂志发表了一项利用多重成像和空间转录组联合解析HGSOC不同部位TLS形成模式和空间结构的研究,尤其揭示了肿瘤相关基质成分在TLS形成过程中的重要调节作用,发现了TLS和肿瘤相关基质有关的分子信号与预后具有显著相关性。

|   01、TLS数量和细胞组成在不同部位肿瘤间具有显著差异

研究者首先在转录组数据库中发现了有B细胞富集的HGSOC患者,其总体生存显著改善。利用参与TLS形成密切相关的12个趋化因子(12-CK)转录评分,发现高表达患者总体生存更好。接着通过免疫组化和图像分析,发现卵巢肿瘤中淋巴样结构数量和大小较输卵管和网膜肿瘤明显减少,且卵巢肿瘤中淋巴样结构的B/T细胞比降低,调节性T细胞(Tregs)和CD8+T细胞频率更高,PNAd+细胞(标记高内皮微静脉HEVs)频率更低,表明卵巢部位肿瘤中TLS形成受到了影响(图1)

图1 TLS数量和细胞组成在卵巢癌不同部位间的差异性

|   02、空间转录组揭示不同部位肿瘤的原位TLS分子特征信号

研究者利用GeoMX DSP空间转录组对卵巢肿瘤TLS进行分析,确定了在ROI内相比肿瘤和基质成分,卵巢肿瘤TLS高表达的330个基因,产生了由 20个基因组成的“TLS - DSP”转录特征信号,该特征信号在 TCGA 数据集中对患者有预后价值(图2)。差异比较网膜、输卵管和卵巢肿瘤的TLS基因,发现了网膜肿瘤TLS富含支持TLS的趋化因子LT等,输卵管肿瘤TLS有更多B细胞激活和信号传导相关基因。基因集富集分析(GSEA)表明输卵管肿瘤TLS富含B细胞相关通路,网膜肿瘤TLS在初始T细胞等相关通路更活跃,证实卵巢肿瘤TLS免疫活性较低(图2)。

图2 DSP空间转录组分析TLS

|   03、TLS空间结构和细胞状态的显著差异性

利用多重成像技术检测“TLS 活性”相关指标,根据T细胞、B细胞、PNAd+HEVs和 CD21滤泡树突状细胞(fDC)存在情况将淋巴样结构分为淋巴样聚集、无生发中心(GC) 的TLS和有GC的TLS三种状态(图3)统计分析表明了输卵管和网膜肿瘤中有较多高活性和GC 样TLS,卵巢肿瘤中则很少。通过CD21区分GC区域,统计分析显示了输卵管和网膜肿瘤中活性的Ki67+/AID+B细胞在GC区域活性更高,但在卵巢肿瘤中却没有显著差异,再次证实了卵巢肿瘤中B细胞活性减弱(图3)。

图3 TLS的空间结构和状态的差异性

|   04、TLS不同形成状态间的分子特征

通过CD45标记和结构形态识别TLS根据细胞数量将TLS结构分为不成熟、中间和成熟状态(图4),DSP分析发现成熟结构与不成熟结构相比有 60 个基因上调,如肌动蛋白结合和基质相互作用相关基因等,且B细胞在更成熟结构中上调与免疫球蛋白产生、染色质修饰等相关通路,并且发现了CD45+/CD20–和C20+细胞在成熟结构中有相关基因的表达变化,另外揭示了成熟TLS中还有与基质粘附和细胞骨架重排等相关基因的变化(图4),说明基质在TLS形成中的关键作用。

图4 TLS状态间的转录谱变化

|   05、肿瘤相关间充质干细胞(CA-MSC)抑制TLS的形成

通过组织分割发现TLS更多的定位在基质区域中。通过DSP分析TLS相邻和远端基质的基因表达差异,发现 30个核心差异表达基因,如TLS相邻基质中LT上调,远端基质中有间充质状态和基质沉积标志物富集(图5)。GSEA显示TLS 相邻基质中和TLS形成相关的趋化因子富集(图5),远端基质中CA-MSC的markerWT1上调,且TLS相邻基质区域13个CA-MSC特征基因显著降低。接着通过多重成像技术识别正常和肿瘤相关的MSCnMSC(CD73+ CD90+ CD105+WT1-)CA-MSC(CD73+ CD90+ CD105+WT1+)空间距离分析发现nMSCs在淋巴样结构附近更加富集,而CA-MSCs在远处更多(图5)。这些结果说明了CA-MSC具有抑制TLS形成的能力。

图5 CA-MSC抑制TLS的形成

|   06、验证CA-MSC的抑制作用和对预后的负面作用

体外实验表明,与nMSCs相比,CA-MSCs使B细胞结合和迁移减少,CA-MSC条件培养基抑制初始B细胞增殖,且nMSCs比CA-MSCs更易分化为支持性的淋巴样基质细胞。在TCGA数据集中,CA-MSC评分富集具有显著的预后负相关性,高CA-MSC评分消除了高12-CK TLS-DSP评分患者的预后益处。

图6 CA-MSC体外抑制作用和预后负作用

|   总结与讨论

该研究对HGSOC的临床治疗具有多方面重要启示,主要包括增强TLS功能、针对CA-MSCs的干预、免疫治疗策略优化等方面,为改善HGSOC患者的治疗效果和预后提供了新的方向和思路:

促进TLS形成:卵巢肿瘤中TLS形成频率低且活性不足,因此,可探索开发能够促进TLS形成的治疗方法,如通过调节肿瘤微环境中的细胞因子、趋化因子等信号分子,吸引免疫细胞聚集并形成更具活性的TLS,增强局部抗肿瘤免疫反应。

提高TLS免疫活性:研究发现不同部位的TLS免疫活性存在差异,可针对如何提高卵TLS的免疫活性开展研究,例如寻找能够增强B细胞功能、促进抗原呈递细胞成熟等的药物或治疗手段,使卵巢TLS达到与输卵管或网膜TLS相似的免疫激活状态,从而有效清除肿瘤细胞。

抑制CA-MSCs的负面作用:CA-MSCs抑制B细胞功能和TLS形成,研发抑制CA-MSCs 活性或阻止其形成的药物,可能改善肿瘤微环境,促进 TLS 的正常发育和功能发挥,增强抗肿瘤免疫。

调节CA-MSCs与nMSCs平衡:设法增加nMSCs的数量或功能,使其能够更好地支持 TLS 形成和免疫细胞活性,如通过细胞因子治疗、基因编辑等手段调节肿瘤微环境中 MSCs 的表型转化,减少CA-MSCs 对免疫细胞的抑制作用,增强免疫监视和抗肿瘤能力。

联合治疗:结合研究中发现的TLS相关特征,将免疫检查点抑制剂等免疫治疗药物与促进TLS形成或增强其功能的治疗方法联合使用,可能提高免疫治疗对HGSOC的疗效。例如,同时靶向T细胞抑制通路和改善TLS微环境,以增强免疫细胞对肿瘤细胞的杀伤作用。

基于TLS特征选择患者:利用TLS相关的转录特征(如 TLS-DSP)对患者进行分层,筛选出更有可能从免疫治疗中获益的患者群体,实现精准治疗,提高治疗反应率,避免不必要的治疗风险和资源浪费。

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华盈生物是美国Akoya Bioscience公司的PhenoCycler-Fusion空间单细胞蛋白组学技术认证服务商,已经被纳入了该技术的全球CRO服务提供者体系。借助全球领先的PhenoCycler-Fusion空间单细胞蛋白组学技术平台的建立,华盈生物将为中国客户提供更具精准医学特色的服务与合作,推动中国团队在空间生物学领域的研究水平,加快构建符合中国人群的精准医学模式。

|   相关文献

MacFawn IP, Magnon G, Gorecki G, Kunning S, Rashid R, Kaiza ME et al. The activity of tertiary lymphoid structures in high grade serous ovarian cancer is governed by site, stroma, and cellular interactions. Cancer Cell. 2024:S1535-6108(24)00355-6. 

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