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Annu. Rev. Immunol. ｜張澤民組綜述單細(xì)胞技術(shù)解析腫瘤浸潤免疫細(xì)胞新發(fā)現(xiàn)

時間：2021-05-21 23:04:04學(xué)院：前沿交叉學(xué)科研究院學(xué)校：北京大學(xué)

腫瘤微環(huán)境具有高度異質(zhì)性，深入理解腫瘤微環(huán)境特別是腫瘤浸潤免疫細(xì)胞的特征，對探究腫瘤發(fā)生發(fā)展和免疫療法的關(guān)鍵調(diào)控分子至關(guān)重要。近年來，單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組技術(shù)成為解析腫瘤微環(huán)境的有力武器，在相關(guān)研究中取得了一系列突破進展，包括揭示腫瘤浸潤免疫細(xì)胞的異質(zhì)性、動態(tài)變化關(guān)系以及這些免疫細(xì)胞在不同腫瘤免疫治療中的潛在功能。

近日，北京大學(xué)生物醫(yī)學(xué)前沿創(chuàng)新中心（BIOPIC）、北京大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院、北京未來基因診斷高精尖創(chuàng)新中心（ICG）、生命科學(xué)聯(lián)合中心（CLS）張澤民教授受邀在免疫學(xué)頂級綜述期刊Annual Reviews of Immunology上發(fā)表了題為Insights Gained from Single-Cell Analysis of Immune Cells in the Tumor Microenvironment的綜述文章，系統(tǒng)總結(jié)了單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組技術(shù)在解析腫瘤微環(huán)境，包括浸潤T細(xì)胞和髓系免疫細(xì)胞新特性的最近研究進展，以及其在揭示腫瘤免疫治療機制上的應(yīng)用和潛力，并對這一領(lǐng)域當(dāng)前尚未解決的問題進行了展望。該綜述是由北京大學(xué)副研究員任仙文，博士后張雷（現(xiàn)為深圳灣實驗室特聘研究員）、張園園、李子逸和百奧智匯Nathan Siemers與張澤民教授共同完成。
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該工作首先對單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組技術(shù)進行了總結(jié)，探討了基于全長轉(zhuǎn)錄組SMART-seq2和基于微液滴5’或3’端RNA測序研究腫瘤微環(huán)境的優(yōu)缺點，指出了單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組技術(shù)的快速發(fā)展對罕見免疫細(xì)胞類群的發(fā)現(xiàn)和復(fù)雜腫瘤微環(huán)境認(rèn)知的推動作用。

隨后，結(jié)合課題組在肝癌、肺癌和結(jié)直腸癌浸潤T細(xì)胞的早期研究，該工作對近期國內(nèi)外從單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組水平解析其他癌種包括黑色素瘤、乳腺癌、頭頸癌等，浸潤免疫細(xì)胞的最新研究進行了比較和總結(jié)。特別地，該工作總結(jié)了基于單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)，利用整合TCR信息（STARTRAC）、線粒體基因突變信息、RNA轉(zhuǎn)錄本動態(tài)變化（velocity）等開發(fā)的分析方法，在T細(xì)胞譜系追蹤和動態(tài)變化刻畫中的貢獻，重點探討了多項研究中保守存在的CD8耗竭T細(xì)胞（exhausted T cell）和調(diào)節(jié)性T細(xì)胞 （regulatory T cell, Treg）的特征和不同來源途徑，強調(diào)了CD4 輔助性T細(xì)胞（Th cell）在腫瘤免疫研究中的前景。

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另外，除T細(xì)胞外，髓系細(xì)胞（myeloid cell）也是腫瘤浸潤免疫細(xì)胞的重要組成成分。該工作對肝癌、肺癌、結(jié)直腸癌、乳腺癌和腦膠質(zhì)瘤等研究中的髓系細(xì)胞亞型，包括單核細(xì)胞（monocyte），樹突狀細(xì)胞（dendritic cell）和腫瘤相關(guān)巨噬細(xì)胞（tumor-associated macrophage, TAM）的異同進行了總結(jié)，特別是對課題組肝癌研究中發(fā)現(xiàn)的LAMP3+?DC細(xì)胞在不同癌腫中的來源和與T細(xì)胞的互作關(guān)系進行了比較。針對TAM細(xì)胞，該工作中指出更新巨噬細(xì)胞經(jīng)典的M1/M2分型的重要性，對近期結(jié)直腸癌研究中發(fā)現(xiàn)的促進血管生成的SPP1+?TAM細(xì)胞亞群與其他癌種TAM細(xì)胞的異同進行了比較，突出了其在今后靶向TAM細(xì)胞治療研究中的轉(zhuǎn)化潛力。


最后，該工作總結(jié)了近期針對黑色素瘤、肺癌和腎癌等患者進行免疫檢查點抑制劑（anti-PD1）治療機制的研究，強調(diào)了CXCR5/TCF1+?CD8 T細(xì)胞對該治療有效響應(yīng)的重要性。隨著單細(xì)胞組學(xué)技術(shù)如空間轉(zhuǎn)錄組等的發(fā)展，以及相關(guān)分析方法的開發(fā)，其將大大提高我們對腫瘤微環(huán)境和免疫治療機制的認(rèn)識，進而推進下一代治療策略的開發(fā)。


北京大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院副研究員任仙文，生命科學(xué)聯(lián)合中心博士后張雷（現(xiàn)深圳灣實驗室腫瘤所特聘研究員）為并列第一作者，北京大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院博士畢業(yè)生張園園（現(xiàn)生命科學(xué)聯(lián)合中心博士后）、李子逸（現(xiàn)上海交通大學(xué)醫(yī)學(xué)院免疫學(xué)研究所博士后）和百奧智匯高級副總裁Nathan Siemers共同完成了本工作，北京大學(xué)BIOPIC、生命科學(xué)聯(lián)合中心和生命科學(xué)學(xué)院張澤民教授為通訊作者。此項工作得到國家重點研發(fā)計劃、國家自然科學(xué)基金和北京未來基因診斷高精尖創(chuàng)新中心、生命科學(xué)聯(lián)合中心等支持和資助。


論文鏈接：
https://www.annualreviews.org/doi/pdf/10.1146/annurev-immunol-110519-071134




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