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Science|构建泛癌三级淋巴结构(TLS)空间图谱,借助AI实现H&E图像上TLS的分类识别

Science|构建泛癌三级淋巴结构(TLS)空间图谱,借助AI实现H&E图像上TLS的分类识别

【概要描述】空间组学系统性解析三级淋巴结构(TLS)的泛癌空间图谱

Science|构建泛癌三级淋巴结构(TLS)空间图谱,借助AI实现H&E图像上TLS的分类识别

【概要描述】空间组学系统性解析三级淋巴结构(TLS)的泛癌空间图谱

  • 分类:华盈视角
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  • 发布时间:2026-06-01 17:21
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在肿瘤免疫领域,三级淋巴结构(TLS)常被称为肿瘤里的“免疫兵营”。过去的研究大多粗糙地将其分为“有/无”或“成熟/不成熟”。但是TLS的成熟态、空间定位在不同癌种间从未被全景、无偏、全切片尺度系统性分析。近期,《Science》发表的一项题为“Pan-cancer spatial atlas of tertiary lymphoid structures”的最新研究告诉我们,TLS远比想象中复杂。它们不仅有“早中晚”成熟期之分,也有和肿瘤不同邻近位置的空间定位差别,甚至还能在肿瘤内部画出一道“免疫结界”。

这项研究首先分析了12种癌症,200多例患者的340份样本的空间转录组(ST)数据。研究开发了TLS鉴别、提取和分割的流程,共分析了695个TLS。根据TLS与肿瘤的空间距离,TLS分为了瘤内(IT)、瘤周(PT)和远端(DT)3种空间定位不同的类别。在不同癌种中,TLS呈现了极度的的空间分布差异性。

研究根据TLS中是否出现滤泡树突状细胞(FDC)和生发中心(GC),将TLS精细划分为三个成熟阶段:早期(E-TLS)、初级滤泡样(P-TLS)和次级滤泡样(S-TLS)。E-TLS出现了早期淋巴细胞聚集,无FDC网络、无GC;P-TLS出现分隔的B/T区和CD21+ FDC网络,但尚无完整GC;S-TLS出现了完整FDC网和局部生发中心GC。研究者也通过Phenocycler-Fusion(PCF)空间单细胞蛋白组、COMET、Xenium空间转录组在空间上进行了单细胞维度的验证。研究发现了E-TLS占比最多,其次是P-TLS,而S-TLS出现最少。E-TLS更多的出现在瘤内,而P-TLS富集于远端,暗示了在相对正常的间质环境里反而更容易搭好TLS骨架。

 

研究揭示了随TLS从早期到成熟形成,不是简单的免疫细胞增多,而是协同重建。研究揭示了浆细胞marker在P-TLS中表达增加,生发中心基因在S-TLS中高表达。空间蛋白组也揭示了E-TLS中抗体分泌细胞(ASC/MUM1⁺)稀疏且多为IgG,而P/S-TLS中IgG和IgA双增,并扩散到TLS外围及邻近瘤区。S-TLS显著富集Tfh细胞,但也同时上调Treg。Xenium也识别出一群IL-10+CD24+的调节B细胞富集在S-TLS中,说明成熟的TLS不仅是战场,也是免疫平衡的管理中枢。

研究发现了TLS的位置决定了它的影响力范围。研究者以瘤内TLS(IT-TLS)为圆心,测量了周围肿瘤细胞的基因表达变化,发现了清晰的双向梯度。靠近TLS(0-200μm)为免疫热区,干扰素(IFN-α/γ)反应基因和抗原呈递(MHC-II)通路高表达。但是,远离TLS的范围内MYC增殖信号、G2/M细胞周期、EMT(上皮间质转化)通路显著升高,说明肿瘤细胞快速生长。

 

最后研究团队训练了一个深度学习模型。利用普通的HE染色切片,自动识别TLS,并判断它是E-TLS、P-TLS还是S-TLS。结果在3071张切片、25088个TLS上验证了高精度性(AUC > 0.9)。研究者构建了TLS成熟度的评分系统,将样本分为了成熟态为主的C1亚组和早期为主的C2亚组。对比分析发现了只看TLS有和无,并没有显著性。但是新的分型系统中,在6种癌症中C1具有更好的OS。在多种癌症的治疗队列中,长期存活者基线期TLS呈现更成熟态,应答者均偏向更多的P-TLS/S-TLS和C1亚组。

 

|   总结与讨论

这项研究首次在全癌尺度上证明了TLS不是一种均质结构,而是按成熟态(E/P/S)和空间位(IT/PT/DT)形成高度异质的免疫微环境分区。瘤内TLS在其周边维持了一个有限的干扰素/抗原呈递"热晕",而肿瘤的增殖/侵袭程序在这个晕外反弹回升。借助深度学习可以将这套TLS成熟态分类直接推到常规H&E切片上,从而比传统的"有/无TLS"更稳健地预测生存和治疗反应——为TLS进入临床试验的分层终点提供了一条可部署的路径。

| 参考文献

Cho KS, Liu Y, Pei G, Chen J, Dai Y, Liu Y et al. Pan-cancer spatial atlas of tertiary lymphoid structures. Science. 2026;392(6801):eadz2742.

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发布时间:2023-06-09 17:38:30
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