本文轉(zhuǎn)自公共號(hào)“單細(xì)胞測(cè)序”
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?鼻咽癌是來(lái)源于鼻咽上皮細(xì)胞的惡性腫瘤,好發(fā)于中國(guó)南方,尤其在廣東地區(qū)其發(fā)病率最高,素有“廣東瘤”之稱(chēng)。近年來(lái)隨著放化療技術(shù)的進(jìn)步,鼻咽癌患者的總體生存率得到提高,但超過(guò)10%的患者最終發(fā)生復(fù)發(fā)轉(zhuǎn)移。針對(duì)表皮生長(zhǎng)因子受體和免疫檢查點(diǎn)阻斷等靶向和免疫治療顯示出一定效果,但大部分腫瘤呈現(xiàn)治療抗拒,患者未能受益。患者不同的臨床癥狀和治療結(jié)局說(shuō)明了鼻咽癌的異質(zhì)性體現(xiàn)。針對(duì)腫瘤細(xì)胞,以往研究利用遺傳學(xué)、EB病毒感染和腫瘤基因組手段揭示了鼻咽癌異質(zhì)性的分子基礎(chǔ),然而,針對(duì)于腫瘤微環(huán)境中大量浸潤(rùn)的非腫瘤細(xì)胞對(duì)鼻咽癌的生物學(xué)貢獻(xiàn)欠缺全面了解。
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2021年2月2日,中山大學(xué)腫瘤防治中心貝錦新、曾益新和生命科學(xué)聯(lián)合中心、北京大學(xué)生物醫(yī)學(xué)前沿創(chuàng)新中心張澤民在Nature Communications發(fā)表題目為“Tumour Heterogeneity and Intercellular Networks of Nasopharyngeal Carcinoma at Single Cell Resolution”。?研究報(bào)道了鼻咽癌腫瘤微環(huán)境的細(xì)胞異質(zhì)性組成及其動(dòng)態(tài)變化,對(duì)發(fā)現(xiàn)鼻咽癌患者的治療抵抗機(jī)制和新的診治靶點(diǎn)具有重要的意義。?鼻咽癌腫瘤微環(huán)境以EB病毒感染腫瘤細(xì)胞和大量免疫細(xì)胞的浸潤(rùn)為主要特點(diǎn)。該團(tuán)隊(duì)利用10x Genomics 5'?單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組和免疫組庫(kù)(VDJ)測(cè)序技術(shù)解析鼻咽癌腫瘤微環(huán)境的異質(zhì)性,依靠腫瘤和外周血配對(duì)的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì),利用生物信息學(xué)分析方法,詳細(xì)刻畫(huà)了鼻咽癌患者病人外周血與腫瘤內(nèi)T細(xì)胞克隆狀態(tài),追蹤鼻咽癌患者外周血與腫瘤內(nèi)免疫細(xì)胞動(dòng)態(tài)遷移、變化的過(guò)程,并且通過(guò)生存分析、多色免疫組化和其他單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)集驗(yàn)證了重要的發(fā)現(xiàn)(圖1)。
該研究利用每個(gè)細(xì)胞的表達(dá)圖譜,揭示了鼻咽癌患者外周血和腫瘤組織中的異質(zhì)性程度,包括細(xì)胞類(lèi)型、組分差異、T細(xì)胞的多種功能狀態(tài)。通過(guò)構(gòu)建T細(xì)胞受體(TCR)序列,確定了鼻咽癌中不同的T細(xì)胞克隆亞型、擴(kuò)增分布、遷移和轉(zhuǎn)化能力。通過(guò)偽時(shí)間序列分析和根據(jù)TCR序列的保守性,研究者發(fā)現(xiàn)腫瘤內(nèi)耗竭的CD8+T細(xì)胞和發(fā)揮免疫抑制的調(diào)節(jié)性T細(xì)胞可能分別來(lái)源于外周血中的CX3CR1+CD8+T細(xì)胞和幼稚的調(diào)節(jié)性T細(xì)胞。CX3CR1+CD8+T細(xì)胞不僅具有高細(xì)胞毒性和高遷移能力,并且與腫瘤內(nèi)浸潤(rùn)的CD8+T細(xì)胞共享大約10%的TCR克隆型。這些結(jié)果說(shuō)明,CX3CR1+CD8+T細(xì)胞具有潛在滲透進(jìn)入腫瘤組織的能力,并且可以通過(guò)TCR識(shí)別殺傷腫瘤細(xì)胞。這些結(jié)果亦提示潛在的細(xì)胞治療策略,即可以通過(guò)在體外擴(kuò)增鼻咽癌病人外周血中的CX3CR1+CD8+T細(xì)胞亞群,再回輸?shù)讲∪梭w內(nèi)進(jìn)行細(xì)胞治療;或者利用CX3CR1修飾T細(xì)胞來(lái)增強(qiáng)T細(xì)胞的遷移和進(jìn)入腫瘤的能力。研究者鑒定了一群在腫瘤內(nèi)普遍存在的、成熟的LAMP3+樹(shù)突狀細(xì)胞(圖2)。LAMP3+樹(shù)突狀細(xì)胞高表達(dá)CD274(PD-L1)、PDCD1LG2(PD-L2)、CD200、IDO1等分子,這些分子被認(rèn)為與免疫調(diào)節(jié)和免疫耐受相關(guān)(圖2)。通過(guò)偽時(shí)間序列和轉(zhuǎn)錄因子分析,研究者構(gòu)建了鼻咽癌病人外周血與腫瘤微環(huán)境之間樹(shù)突狀細(xì)胞的遷移、分化和轉(zhuǎn)錄因子調(diào)控網(wǎng)絡(luò),發(fā)現(xiàn)了KDM2B、KLF6、NFKB1、TRAFD1、HMGN3和JUN等轉(zhuǎn)錄因子對(duì)促進(jìn)LAMP3+樹(shù)突狀細(xì)胞的成熟,降低抗原呈遞能力和增強(qiáng)免疫調(diào)節(jié)能力至關(guān)重要(圖2)。通過(guò)靶向這些轉(zhuǎn)錄因子可能會(huì)使LAMP3+樹(shù)突狀細(xì)胞重塑為正常的抗原呈遞表型,從而使LAMP3+樹(shù)突狀細(xì)胞在鼻咽癌患者體內(nèi)重新發(fā)揮激活免疫的功能。圖2樹(shù)突狀細(xì)胞的表達(dá)譜,分化發(fā)育、遷移軌跡和轉(zhuǎn)錄因子調(diào)控網(wǎng)絡(luò)EB病毒感染是鼻咽癌在流行地區(qū)的關(guān)鍵特征,其在鼻咽癌腫瘤發(fā)生和發(fā)展中起著重要作用。研究者發(fā)現(xiàn)鼻咽癌腫瘤細(xì)胞EB病毒相關(guān)基因的表達(dá)模式存在異質(zhì)性,與EBV-腫瘤細(xì)胞相比,EBV+腫瘤細(xì)胞表現(xiàn)出獨(dú)特的轉(zhuǎn)錄狀態(tài),主要表現(xiàn)為激活了與EB病毒進(jìn)入宿主相關(guān)的基因以及與癌癥相關(guān)的通路,例如NF-κB和Notch通路。此外,信號(hào)通路的結(jié)果顯示:EBV-腫瘤細(xì)胞與EBV+腫瘤細(xì)胞的細(xì)胞凋亡和增殖特性相反,EBV-腫瘤細(xì)胞其凋亡減弱,細(xì)胞增殖能力增強(qiáng)。結(jié)合細(xì)胞周期的特征與鼻咽癌病人的預(yù)后呈負(fù)相關(guān),EBV-腫瘤細(xì)胞可能與鼻咽癌腫瘤復(fù)發(fā)和轉(zhuǎn)移相關(guān)。這種EB病毒表達(dá)差異與鼻咽癌腫瘤細(xì)胞體外培養(yǎng)丟失EB病毒的現(xiàn)象是否存在一定的聯(lián)系以及對(duì)于針對(duì)EB病毒的T細(xì)胞治療鼻咽癌療效影響值得深入探討。浸潤(rùn)的免疫細(xì)胞和腫瘤細(xì)胞不是獨(dú)立和靜態(tài)存在,而是在腫瘤微環(huán)境中經(jīng)歷復(fù)雜而動(dòng)態(tài)的相互作用,從而共同促進(jìn)了腫瘤的進(jìn)展。研究者利用受體-配體相互作用分析發(fā)現(xiàn):LAMP3+樹(shù)突狀細(xì)胞通過(guò)CCL17-CCR4和CCL22-CCR4招募外周血中的調(diào)節(jié)性T細(xì)胞進(jìn)入腫瘤。TNFRSF4+調(diào)節(jié)性T細(xì)胞高表達(dá)的CTLA4、ENTPD1和CSF1等免疫抑制分子,與LAMP3+樹(shù)突狀細(xì)胞上CD80/CD86、ADORA2A和SIRPA分子結(jié)合。同時(shí),LAMP3+樹(shù)突狀細(xì)胞還可以通過(guò)PDL1-PD1和CD200-CD200R信號(hào)影響耗竭的CD8+T細(xì)胞,這分別是抑制抗腫瘤反應(yīng)的經(jīng)典和非經(jīng)典免疫抑制途徑。該研究揭示了鼻咽癌中LAMP3+樹(shù)突狀細(xì)胞,調(diào)節(jié)性T細(xì)胞和耗竭的CD8+T細(xì)胞之間的相互作用網(wǎng)絡(luò),表明多種免疫細(xì)胞之間的潛在串?dāng)_可促進(jìn)鼻咽癌腫瘤微環(huán)境免疫抑制機(jī)制的形成。綜上所述,LAMP3+樹(shù)突狀細(xì)胞和調(diào)節(jié)性T細(xì)胞在鼻咽癌中發(fā)揮較強(qiáng)的免疫抑制作用,未來(lái)可聯(lián)合作為鼻咽癌治療靶點(diǎn)。研究者觀(guān)察到EBV+腫瘤細(xì)胞比EBV-腫瘤細(xì)胞與免疫細(xì)胞具有更廣泛的受體-配體相互作用。EBV+腫瘤細(xì)胞在腫瘤中獨(dú)特表達(dá)CX3CL1,根據(jù)受體-配體相互作用分析結(jié)果:它會(huì)與外周血中免疫細(xì)胞(包括CD8+T細(xì)胞、樹(shù)突狀細(xì)胞、NK細(xì)胞和單核細(xì)胞)表達(dá)的CX3CR1相互作用,表明EBV+腫瘤細(xì)胞對(duì)外周血免疫細(xì)胞具有趨化潛力。此外,研究者觀(guān)察到EBV+腫瘤細(xì)胞上的EGFR被認(rèn)為與多種細(xì)胞類(lèi)型上的TGFB1結(jié)合,其他研究報(bào)道它可調(diào)節(jié)EB病毒的生命周期。研究者還觀(guān)察到多種細(xì)胞類(lèi)型通過(guò)TNF-NOTCH1和JAG2-NOTCH2與EBV+腫瘤細(xì)胞相互作用,進(jìn)而導(dǎo)致EBV+腫瘤細(xì)胞下游Notch通路的激活,這可能與鼻咽癌腫瘤細(xì)胞的放射敏感性和腫瘤干性有關(guān)。EB病毒的感染塑造了鼻咽癌腫瘤微環(huán)境內(nèi)大量免疫細(xì)胞浸潤(rùn)的特點(diǎn),靶向EB病毒的治療方式也是鼻咽癌治療研究的熱點(diǎn)之一。結(jié)合研究者發(fā)現(xiàn)的多病人間共有的識(shí)別EB病毒抗原的CDR3序列(CASSFSGANVLTF),該研究為后續(xù)研究者探討靶向EB病毒感染為鼻咽癌防治策略提供了一份高分辨率和多組學(xué)的參考數(shù)據(jù)。?圖3鼻咽癌患者外周血與腫瘤微環(huán)境中免疫細(xì)胞遷移、轉(zhuǎn)化和腫瘤細(xì)胞相互作用的示意圖總之,該研究利用單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組測(cè)序技術(shù),通過(guò)高分辨率解析鼻咽癌腫瘤微環(huán)境的異質(zhì)性,鑒定了對(duì)鼻咽癌腫瘤發(fā)生過(guò)程中重要的細(xì)胞亞群和分子(圖3),從而提供了對(duì)鼻咽癌致病機(jī)制和潛在治療策略的獨(dú)特見(jiàn)解。中山大學(xué)腫瘤防治中心劉洋和何帥(博士生)、北京大學(xué)生物醫(yī)學(xué)前沿創(chuàng)新中心王西亮(博士后)為共同第一作者。https://www.nature.com/articles/s41467-021-21043-4
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