干细胞样肿瘤细胞的Midkine表达驱动mTOR抑制和免疫抑制微

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文章详情

文章题目：Midkine expression by stem-like tumor cells drives persistence to mTOR inhibition and an immune-suppressive microenvironment

中文题目：干细胞样肿瘤细胞的Midkine表达驱动mTOR抑制和免疫抑制微环境的持续

见刊时间：2022.08

期刊名称：nature communications

影响因子：17.694

实验平台：10x Genomics scRNA-seq、10x Visium spatial transcriptomics profiling

DOI：10.1038/s41467-022-32673-7

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图解摘要

我们今天将对研究者如何研究SLS和IS的肿瘤免疫微环境做一个详细介绍。

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研究内容

划分TSC中的抑制性免疫微环境

免疫抑制性骨髓细胞，如肿瘤相关巨噬细胞（TAMs），由于其强大的抑制功能和在肿瘤微环境中的高丰度，被认为是癌症免疫治疗的主要障碍。如上所述，巨噬细胞的富集是AML中最引人注目的免疫浸润（图1b，d）。这种巨噬细胞在AML中的富集被CD68 IHC证实（图6a）。与来自匹配的正常肾脏的巨噬细胞相比，这些AML衍生的巨噬细胞显示出更高的免疫检查点基因T细胞免疫球蛋白和含粘液结构域蛋白3（TIM3）的表达，以及由VSIR编码的V域免疫球蛋白抑制T细胞活化（VISTA）的表达（图6b）。肿瘤浸润性巨噬细胞上的VISTA和TIM3的表达与肿瘤微环境中的T细胞功能障碍有关。接下来，研究者使用DSP技术进一步分析了1个SLS肿瘤和1个IS肿瘤并证实IS标记基因ACTA2在IS主导的肿瘤中表达较高（图6c）。并发现主要在SLS肿瘤细胞中表达的APOE、LGALS1和PCSK1N与SLS为主的肿瘤中的巨噬细胞频率/活性有很高的相关性（图6d。补充数据6）。所有这些基因都编码分泌蛋白，表明SLS肿瘤细胞分泌组对巨噬细胞有特定的旁分泌调节作用。接下来，研究者使用配体-受体相互作用分析，并发现通过APOE-TYROBP（DAP12）的肿瘤巨噬细胞相互作用是肿瘤微环境相互作用中最强的相互作用（图6e）。

研究者对所有巨噬细胞（SLS+IS+正常）重新聚类并确定了12个聚类（图6f）。除了两个主要来自正常肾脏的小集群（集群8和集群9），大多数集群主要来自肿瘤（图6g，h）。在肿瘤衍生的巨噬细胞群中发现了两种主要类型的巨噬细胞（组织驻留巨噬细胞（TRM）和TAMs）。基于IL7R98和炎症基因的高表达，集群2和集群3被注释为TRM（图6i和补充图9e）。AML中的TAMs主要由4个簇（簇0、簇1、簇4和簇6）组成，其特点是M2模块得分高（图6h和补充图9f）。TAMs在SLS和IS肿瘤之间显示出惊人的差异（图6i）。第1群和第6群的细胞显示TREM2和TYROBP的高表达（图6k）。这些数据表明，来自SLS肿瘤的TREM2+/TYROBP+ TAMs的比例较高。这些观察结果表明，从SLS肿瘤细胞到TAMs的调节轴是通过APOE-TREM2/TYROBP的相互作用（图6l）。研究者在1个独立的AML样本中使用10 X Visium空间转录组分析验证了这一观察（图6m）。

图6. 抑制性免疫环境是由肿瘤细胞状态决定的

对肿瘤和肿瘤微环境之间的分子相互作用的分析，为SLS和IS肿瘤的不同精确治疗策略提供了潜在的目标

在免疫区，研究者还观察到AML中的B淋巴细胞和树突状细胞相对于正常肾脏的富集情况。他们检测到1620个B细胞主要来自肿瘤（图7a，b），重新聚类显示了个细胞群。其中，有5个是特别富含肿瘤的。他们发现在肿瘤（群集5）和邻近的正常肾脏（群集1）中都有表达高水平的CD20（MS4A1）和CXCR5的滤泡B细胞（图7b）。相比之下，表达免疫球蛋白γ（IGHG1、CD27、CD38）的浆状B细胞只富集于肿瘤中（图7c）。他们又对树突状细胞重新聚类确定了一个增殖细胞的小集群（集群3）（图7d，e）。据报道，HAVCR2（TIM-3）是树突状细胞在抗肿瘤免疫中的一个重要调节因子。增殖的集群表现出高的HAVCR2表达（图7f），表明增殖的树突状细胞有促进肿瘤的功能。最后，研究者使用细胞互作分析对肿瘤微环境中所有细胞类型之间的潜在联系进行了探究。对SLS主导的肿瘤与IS主导的肿瘤中配体-受体相互作用的差异分析显示，在这两种肿瘤细胞状态下，肿瘤微环境串扰是不同的。例如，在SLS主导的肿瘤中发现了更多的肿瘤和血液内皮细胞之间的相互作用，这与SLS主导的肿瘤中丰富的内皮细胞一致（图7g）。在SLS主导的肿瘤中，CD8和CD4 T细胞与其他细胞类型的相互作用被剥夺，这可能是观察到的抑制T细胞克隆扩展的分子机制的原因（图7g）。

图7. 通过配体-受体共同表达推断出的肿瘤和免疫区间的分子相互作用

到此本文章的详解全部结束了，希望各位小伙伴阅读之后会有一定的收获。

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主要结论

研究者的工作提供了一个肿瘤细胞、基质细胞和免疫细胞的图谱，对TSC生物学有重要的意义。这项工作所揭示的耐药干细胞样状态和通过肿瘤衍生的巨噬细胞抑制T细胞动态之间的联系具有重要的转化意义。这里揭示的见解可能对理解其他mTORC1过度活跃的肿瘤的分子机制有广泛的意义。