最近像關(guān)注腫瘤基礎(chǔ)知識(shí)理論，例如：腫瘤編輯理論、種子與土壤假說。理論指導(dǎo)實(shí)踐，要?；仡櫧?jīng)典理論，才能不被一葉障目。本次我們走進(jìn)經(jīng)典的種子與土壤假說：將腫瘤浸潤免疫亞群定位到惡性腫瘤或組織微環(huán)境（原文為：tissue niche，直譯為組織壁龕，但對(duì)于壁龕這個(gè)詞，太拗口了，其實(shí)說的就是微環(huán)境）對(duì)于設(shè)計(jì)有效的免疫療法是重要的，然而，這仍然是一項(xiàng)具有挑戰(zhàn)性的任務(wù)。在Cancer Cell期刊的一篇文獻(xiàn)中，研究者通過對(duì)患有肝轉(zhuǎn)移的結(jié)腸直腸癌患者進(jìn)行全面的單細(xì)胞分析，拼湊出了這個(gè)謎團(tuán)的全貌。

——Cancer Cell期刊介紹——

本文取自Cancer Cell?期刊上的一篇文章，在此也對(duì)Cancer Cell?期刊進(jìn)行介紹。Cancer Cell?已被國際權(quán)威數(shù)據(jù)庫SCIE、SCI收錄，是國際頂級(jí)期刊。該刊致力于發(fā)表經(jīng)過嚴(yán)格同行評(píng)審的高質(zhì)量原創(chuàng)文章，反映醫(yī)學(xué)-腫瘤學(xué)領(lǐng)域的新進(jìn)展、新技術(shù)、新成果，促進(jìn)該領(lǐng)域科研交流和科研成果轉(zhuǎn)化。該刊2021年影響因子為38.585。

——正 文——

研究簡要：

腫瘤微環(huán)境（TME）與免疫治療反應(yīng)有關(guān)，但尚不清楚癌癥細(xì)胞和宿主組織如何不同地影響TME內(nèi)的免疫成分。研究者對(duì)肝轉(zhuǎn)移性結(jié)直腸癌的自體樣本進(jìn)行了單細(xì)胞分析，以解開形成TME的因素。通過在不同組織對(duì)比CD45+細(xì)胞，研究者將耗盡的CD8+T細(xì)胞（Texs）和活化的調(diào)節(jié)性T細(xì)胞分類為M型，其表型與惡性腫瘤相關(guān)，而自然殺傷細(xì)胞和黏膜相關(guān)不變T細(xì)胞（Mucosal-associated T cells, MAIT，是一種進(jìn)化保守的T細(xì)胞亞群，通過T細(xì)胞受體 (T cell receptor, TCR)介導(dǎo)識(shí)別來自維生素B2生物合成途徑的代謝產(chǎn)物來對(duì)大多數(shù)細(xì)菌發(fā)生反應(yīng)。）被定義為N型，其臨床表型與生態(tài)位相關(guān)。原發(fā)性和轉(zhuǎn)移性腫瘤中Tex之間的T細(xì)胞受體共享表明存在常見的外周未耗盡前體。對(duì)于髓細(xì)胞，樹突狀細(xì)胞（DC3s）和SPP1+巨噬細(xì)胞的亞群為M型，后者在肝轉(zhuǎn)移中占主導(dǎo)地位，表明其具有促轉(zhuǎn)移作用。研究者的分析橋接了原發(fā)性和轉(zhuǎn)移性腫瘤的免疫表型，從而有助于理解腫瘤特異性背景并確定促轉(zhuǎn)移成分。

研究簡要圖

在腫瘤進(jìn)展過程中，腫瘤微環(huán)境（TME）中的免疫細(xì)胞的組成和表型類型是由惡性細(xì)胞和鄰近組織的生態(tài)位（又是niche一詞，生態(tài)位又稱生態(tài)龕。表示生態(tài)系統(tǒng)中每種生物生存所必需的生境最小閾值。）共同形成的。盡管惡性腫瘤被認(rèn)為在這一過程中起著主導(dǎo)作用，但越來越多的文獻(xiàn)表明，鄰近組織的生態(tài)位也可能影響某些TME中的特定免疫群體。這種影響進(jìn)一步分解為組織特異性免疫（組織特異性就是多細(xì)胞生物個(gè)體，每個(gè)組織具有與其它組織相區(qū)別的特征。組織特異性 tissue specificity 的存在是取決于構(gòu)成該組織主要成分的細(xì)胞性質(zhì)。），導(dǎo)致了不同癌癥類型的TME異質(zhì)性，以及TME中共存的其他非惡性因素，如胚系突變（germline mutations）和微生物組。TME中免疫亞群與惡性腫瘤、組織生態(tài)位或其他促成因素的精確定位，對(duì)于開發(fā)有效和低毒的免疫療法是至關(guān)重要的。然而，癌癥細(xì)胞與組織微環(huán)境的共存使得難以理清不同免疫細(xì)胞亞群的來源。另一方面，轉(zhuǎn)移性腫瘤（種子）在轉(zhuǎn)移到不同器官特異性組織環(huán)境（土壤）時(shí)會(huì)保留遺傳特征，因此，轉(zhuǎn)移性TME中的細(xì)胞成分及其來源組織可通過單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組學(xué)分析獲得。

CRLM、HCC和CRC的數(shù)據(jù)收集和不同的免疫特征

Liu等人分析了來自結(jié)直腸癌肝轉(zhuǎn)移（CRLM）患者的單細(xì)胞RNA-sequencing（scRNA-seq）樣本，發(fā)現(xiàn)了幾個(gè)與惡性細(xì)胞或組織生態(tài)位密切相關(guān)的免疫細(xì)胞群。首先，作者從CRLM患者中收集了101個(gè)匹配的樣本；這些樣本覆蓋了原發(fā)性腫瘤、鄰近結(jié)腸、腸系膜淋巴結(jié)、肝轉(zhuǎn)移、鄰近肝臟和外周血。從這些樣本中對(duì)CD45+免疫細(xì)胞進(jìn)行流式分選，以進(jìn)行scRNA-seq數(shù)據(jù)生成，共獲得330K個(gè)高質(zhì)量轉(zhuǎn)錄組。此外，來自非轉(zhuǎn)移性結(jié)腸直腸癌或肝癌患者先前研究的另外100個(gè)單細(xì)胞樣本（CRC）與CRLM樣本相結(jié)合。通過使用非轉(zhuǎn)移性樣本，Liu等人鑒定了組織特異性免疫群體，如肝臟富含的KLRB1+駐留記憶CD8+T細(xì)胞和結(jié)腸富含的上皮內(nèi)淋巴細(xì)胞（IEL）等。然而，超過一半的免疫亞群不能明確地與惡性腫瘤或組織起源聯(lián)系在一起，因?yàn)樗鼈兛赡軄碜愿鼜?fù)雜的生物過程。

為了在轉(zhuǎn)移性腫瘤患者中追蹤定位免疫細(xì)胞，Liu等人開發(fā)了PhenoAligner方法。根據(jù)PhenoAligner指數(shù)，肝轉(zhuǎn)移組的免疫亞群分為三類：惡性腫瘤相關(guān)（M型）、腫瘤相關(guān)（N型）和復(fù)合相關(guān)（C型）。在這個(gè)框架下，Liu等人進(jìn)行了肝轉(zhuǎn)移中主要免疫群體的比例勾勒。

CRLM患者主要免疫群體的富集

首先，對(duì)耗盡的CD8+T細(xì)胞（Tex）亞群的研究表明，功能失調(diào)的layilin+（LAYN）T細(xì)胞與原發(fā)性腫瘤中的T細(xì)胞表現(xiàn)出高度的基因表達(dá)相似性，因此它們被歸類為M型。通過追蹤不同組織中共享的T細(xì)胞受體（TCRs），作者證實(shí)LAYN+Tex細(xì)胞簇中的TCRs在原發(fā)性腫瘤和肝轉(zhuǎn)移中顯著共存。由于TME中耗盡的T細(xì)胞的細(xì)胞流動(dòng)性低，很可能肝轉(zhuǎn)移瘤中的惡性細(xì)胞表達(dá)相同的癌相關(guān)抗原，并誘導(dǎo)相同抗原特異性CD8+T細(xì)胞的克隆擴(kuò)增?；赥CR共享的證據(jù)，血液中最近激活的效應(yīng)記憶T細(xì)胞可能是兩個(gè)腫瘤部位共享T細(xì)胞的來源。

利用表型比對(duì)分離癌癥細(xì)胞和宿主器官對(duì)TME的影響

CD8+耗竭的T細(xì)胞與惡性腫瘤相關(guān)且依賴于TCR

結(jié)直腸癌和肝臟生態(tài)位對(duì)CD4+T細(xì)胞亞群的影響不同

對(duì)CD4+T細(xì)胞的分析揭示了四個(gè)M型簇，包括兩種輔助性（Th17和Th1樣）和兩種調(diào)節(jié)性（Treg-IL10和Treg-CTLA4）亞群，所有這些亞群在原發(fā)性腫瘤中都顯著富集。

為了解釋這些CD4+T細(xì)胞簇在遠(yuǎn)端腫瘤中的再生，Liu等人提出了兩種可能的機(jī)制：

（1） 前體T細(xì)胞已經(jīng)存在于組織中并克隆擴(kuò)增自相同的癌癥抗原激活；（2）?這些T細(xì)胞被不同組織中的癌癥細(xì)胞獨(dú)立招募。

通過追蹤C(jī)D4+T細(xì)胞中的TCR，作者表明Treg-CTLA4和Th1樣亞群在原發(fā)性和轉(zhuǎn)移性腫瘤之間表現(xiàn)出顯著的共享，這一結(jié)果暗示了第一種機(jī)制。相反，Th17和Treg-IL10 T細(xì)胞在兩個(gè)腫瘤部位表現(xiàn)出相互排斥的TCR使用，因此這些細(xì)胞可能是由兩個(gè)組織微環(huán)境的共性誘導(dǎo)的，例如與腸道環(huán)境相關(guān)的特征。

肝轉(zhuǎn)移中的髓細(xì)胞成分也顯示出令人感興趣的組織特異性特性。三個(gè)腫瘤相關(guān)巨噬細(xì)胞（TAM）簇被分配為M型，包括MKI67+、SPP1+和C1QC+TAMs。通過將非轉(zhuǎn)移性肝臟樣本與CRC樣本進(jìn)行比較，Liu等人進(jìn)行了一項(xiàng)有趣的觀察：SPP1+TAM在非轉(zhuǎn)移性CRC中很常見，但在非轉(zhuǎn)移型肝癌中缺失，然而在CRLM患者中，這些細(xì)胞主要在肝臟中觀察到轉(zhuǎn)移。FACS進(jìn)一步驗(yàn)證了轉(zhuǎn)移性腫瘤中存在SPP1+TAMs。這些結(jié)果有力地支持了惡性細(xì)胞是SPP1+巨噬細(xì)胞的主要驅(qū)動(dòng)因素的可能性。對(duì)樹突細(xì)胞（DC）群體進(jìn)行了相同的分析。Liu等人觀察到，cDC2–C1QC簇與最近報(bào)道的DC3群體具有相同的分子特征（Diao et al.，2018），并且該簇在兩個(gè)腫瘤位點(diǎn)都富集，并被歸類為M型。隨后使用TCGA數(shù)據(jù)進(jìn)行的生存分析表明，SPP1+TAM和DC3亞群的分子特征與多種人類癌癥的不良臨床結(jié)果有關(guān)。

在這項(xiàng)工作中，Liu等人將轉(zhuǎn)移性腫瘤中的不同免疫成分與它們可能的起源聯(lián)系起來。計(jì)算分析表明，這些免疫亞群中的一些顯然是惡性腫瘤驅(qū)動(dòng)的，這一發(fā)現(xiàn)可能會(huì)促使未來對(duì)這些細(xì)胞進(jìn)行臨床研究，以發(fā)現(xiàn)新的治療機(jī)會(huì)。此外，觀察到原發(fā)性和轉(zhuǎn)移性腫瘤之間CTLA4+Tregs的TCR共享，表明這些Tregs的克隆激活是針對(duì)癌癥相關(guān)抗原的，而不是針對(duì)組織相關(guān)抗原，這可能值得進(jìn)一步試驗(yàn)驗(yàn)證。另一個(gè)有趣的發(fā)現(xiàn)是轉(zhuǎn)移瘤中SPP1+TAMs的富集度高于原發(fā)性腫瘤，惡性腫瘤驅(qū)動(dòng)的巨噬細(xì)胞極化或募集機(jī)制。總體而言，Liu等人通過細(xì)致的研究設(shè)計(jì)和全面的單細(xì)胞分析，提高了對(duì)腫瘤免疫微環(huán)境的認(rèn)識(shí)。本研究中產(chǎn)生的高質(zhì)量scRNA-seq數(shù)據(jù)也將為未來研究腫瘤遷移過程中的免疫反應(yīng)提供寶貴的資源。

參考文獻(xiàn)

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