2022-09-21

Cancer Disc | 早期肺腺癌浸润性免疫细胞单细胞分析揭示癌症早期免疫微环境复杂性

原创 风不止步 图灵基因 2022-09-21 10:11 发表于江苏

收录于合集#前沿分子生物学机制

撰文：风不止步

IF=38.272

推荐度：⭐⭐⭐⭐⭐

亮点：

文章提供对肿瘤浸润性B细胞和浆细胞（TIBs）的转录、克隆型状态和表型的介绍和分析，揭示它们在早期肺腺癌（LUAD）免疫病理学中的潜在作用，并开发TIB靶向免疫疗法的路线图，以治疗恶性肿瘤。

2022年9月13日，美国德克萨斯大学的王玲华博士等人在《Cancer Discovery》上发表了一篇“The Single-Cell Immunogenomic Landscape of B and Plasma Cells in Early-Stage Lung Adenocarcinoma”的文章，文章对16个早期LUADs和47个匹配的多区域正常组织进行配对的单细胞RNA和B细胞受体（BCR）测序。通过对约5万个TIBs的综合分析，在LUAD和邻近的正常生态系统中定义12个TIBs亚群，并证明LUADs中TIBs的广泛重塑。研究还提供了早期LUAD中TIBs的空间景观。

单细胞测序已用于监测LUADs复杂的免疫微环境，已经证明局部TME由具有不同表型和复杂串联的免疫细胞组成。然而，对LUADs和其他实体瘤的免疫生物学分析主要集中在T细胞上，对TIBs的特征研究相对不足。研究利用scRNA-seq和scBCR-seq数据，从手术切除的LUADs收集的空间定义肿瘤和匹配的正常肺组织上产生，并提出早期LUADs中TIBs的空间分辨率单细胞图谱。研究通过对各种转录和分化状态、BCR克隆型、抗体同型、体细胞高突变（SHM）频率、B细胞和血浆细胞（PC）的空间特征以及与其他TME细胞的共存模式进行深入分析，突出LUADs中TIBs的异质性以及它们与TME的串扰，这也是全面描述实体瘤中TIBs的独特尝试。

图1. 突出显示研究主要发现的示意图。

文章证明LUADs的TIB广泛重塑，其特点是记忆B细胞和具有多分化状态的PC比例明显增加。分析表明，各种微环境因素促成LUADs中TIB景观的改变。首先，发现癌症相关成纤维细胞 (CAF)中TGFB1的表达明显增加，这与LUADs中高度富集的IgA+PC是一致的，因为TGFB1在促进人类B细胞IgA同种型转换中起着关键作用。

此外，吸烟者LUADs中TIBs发生大规模变化，产生IgA的PC，以及B细胞克隆性的降低。在LUADs中检测到的大多数TIBs都在淋巴聚集体 (LAs)内，并强调CXCL13+和CXCL13- LAs之间B细胞丰度的明显差异，以及免疫生物标志物的表达，如CXCL13+LAs的B细胞中CD27、CD40上调，CTLA-4、LAG3下调。

研究结果表明，CXCL13+T细胞在TME中的存在不仅有助于B细胞的招募，而且还有助于LUAD TME中TIBs的表型异质性。从非典型腺瘤性增生（AAH）到侵袭性LUAD的演变过程中，CXCL13的表达逐渐增加，这说明CXCL13在早期LUAD中的多方面作用。除了T滤泡辅助 (Tfh) 细胞外，还发现TME中CXCL13产生的多个其他细胞来源，如CD8 Tex和CD4 Tregs细胞。观察到LUADs中Tregs细胞与正常肺组织中CXCL13+细胞的相对比例明显增加，这指出LUAD中各种TME细胞亚群产生CXCL13的进化动态。

图2：LUADs中TIBs和其他TME细胞之间的相互作用。

癌化“场”的产生被认为是肿瘤发展从一个特定的生态位开始的阶段，场癌化已在各种恶性肿瘤被描述。多个研究小组之前的研究已经确定与实体瘤相邻的组织学正常区域的细胞和分子改变，这些改变在相对较远的正常区域不太普遍或者不存在，但对癌化场的分析大多集中在上皮细胞区。该文的多区域取样策略是独特的，能够确认LUAD组织中TIBs的地理空间分布，以及邻近（肿瘤）和相对较远的正常肺组织。通过描述LUAD区域内TIBs的分布情况，发现显著的地理空间变化，如随着肿瘤距离的增加，幼稚B细胞的比例逐渐减少，类转换记忆B细胞和PC的比例升高。

图3：基于与原发性LUAD的接近度对肺组织中BCR克隆型多样性、克隆性和体细胞超突变的表征。

另外发现随着LUADs的接近，正常组织中的BCR克隆多样性和SHM的频率增加，同时细胞分化状态也有明显的变化。这些发现可以推测，TIBs以及B细胞介导的免疫反应的发生，可能与LUAD在肺部的一个特定位点的发展显著相关，而不是在诱变（吸烟）的肺部其他地方。值得注意的是，在正常组织中检测到的超过三分之一的BCR克隆型与同一病人的LUAD组织中的克隆型是相同的。虽然它们的抗原特异性有待确定，但结果强调一种B细胞从远处向更近处（肿瘤）区域转运的现象，这一假设值得进一步研究，例如在更高的空间分辨率和纵向环境中。

发现吸烟者中PC的比例明显增加，且寿命更长，这与观察到的携带EGFR突变的LUADs中PC的比例下降和SHM率降低（这在非吸烟者中很常见）是一致的，结果表明PC在吸烟相关的LUADs中发挥了卓越的作用。此外，还表明LUADs中的IgA+PCs含量很高，IgA+PCs与激活和增殖的Tregs、CD8+Tex、CAFs和微噬细胞强烈共存，与CTLs呈负相关，这与支持IgA+PCs的免疫抑制和促肿瘤作用的多个证据一致，但需要进一步的功能研究来确定它们在LUAD发病机制中的作用。

图4：LUAD中的PC特征预示着更好的生存率和对免疫治疗的反应。

就其临床意义而言，该分析指向PC（而不是B细胞）亚群，因为PC特征与多个LUAD队列中的患者生存率显示出最强的相关性，并与患者对抗PD-1/PD-L1免疫疗法的反应明显相关。该发现也为PC特征作为预测LUAD患者OS获益和PD-1/PD-L1阻断疗效的潜在生物标志物提供支持。这项研究提供了关于TIBs在早期LUAD的发展和免疫病理学中的表型异质性和作用的基本发现，成为一个宝贵的资源，可用于开发急需的新型免疫治疗策略，以早期治疗这种病态恶性肿瘤。

教授介绍

王玲华博士 就职于美国德克萨斯大学MD安德森癌症中心

实验室有兴趣开发和应用创新的生物信息学方法来了解肿瘤“生态系统”，特别是肿瘤细胞和肿瘤微环境 (TME) 的细胞和功能异质性和进化动力学、抗肿瘤免疫反应的调节网络， 通过肿瘤细胞及其TME的高维（多平台、纵向和空间）分析，了解肿瘤对抗癌治疗反应的分子和基因组决定因素。

对尖端技术产生的数据进行综合计算分析，包括单细胞RNA/DNA/免疫组库测序、单细胞质量流式细胞术(CyTOF)、质谱蛋白质组学、全转录组测序、TCR/BCR测序、Nanostring基因表达面板、全外显子组测序、靶向深度测序和全基因组测序，旨在确定促进肿瘤转化/转移/耐药性的新“驱动因素”，了解免疫抑制性TME的调节途径/网络，找到预测性生物标志物/特征治疗反应，并发现新的临床可操作靶点。此外，还对开发单细胞分析工具感兴趣。

参考文献

Dapeng Hao, Guangchun Han et al.The Single-Cell Immunogenomic Landscape of B and Plasma Cells in Early-Stage Lung Adenocarcinoma.(2022)