Cell:單細胞測序揭示結腸癌的免疫治療新機制
免疫檢查點阻斷(ICB)能夠破壞癌細胞對免疫系統的監視,并顯著改變癌癥的治療模式??鼓[瘤免疫的常用治療策略包括消除腫瘤微環境(TME)中的致癌細胞或免疫抑制細胞,通過使用激動性抗體激活特定免疫群體。然而,對TME復雜性的不完全理解及明確理論基礎的缺乏,導致許多策略“不分青紅皂白地”被推進到臨床。
單細胞RNA測序(scRNA-seq)是一種分析實體瘤復雜性的強大技術,能夠前所未有地細節描述細胞多樣性和異質表型狀態。原發性人類腫瘤中基于scRNA-seq的轉錄組分析不僅揭示了T細胞的異質性,而且已開始通過整合轉錄組和T細胞受體的分析來闡明T細胞種群之間的動態關系。
今年4月16號,北大生科院張澤明教授團隊發表在《Cell》上的一篇文章通過分析人和小鼠的scRNA序列數據,揭示了這些細胞的異質性和功能,從臨床前模型為人類癌癥的髓樣細胞調節療法提供理論基礎。
通過分析RNA速率嵌入擴散圖推斷細胞未來命運,確定了從表達CD14的單核細胞向FCN1+ 單核細胞和不同巨噬細胞群的定向流動(圖2E)。
通過兩種正交算法URD和PAGA進一步破譯巨噬細胞的轉錄軌跡,結果顯示FCN1+單核細胞可通過不同的RTM演變成C1QC+和SPP1+TAM群(圖2F)。總之,這些數據表明C1QC+和SPP1+TAMs都是由腫瘤浸潤的單核細胞前體發展而來。
通過分析RNA速率嵌入擴散圖推斷細胞未來命運,確定了從表達CD14的單核細胞向FCN1+ 單核細胞和不同巨噬細胞群的定向流動(圖2E)。
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通過分析RNA速率嵌入擴散圖推斷細胞未來命運,確定了從表達CD14的單核細胞向FCN1+ 單核細胞和不同巨噬細胞群的定向流動(圖2E)。
通過兩種正交算法URD和PAGA進一步破譯巨噬細胞的轉錄軌跡,結果顯示FCN1+單核細胞可通過不同的RTM演變成C1QC+和SPP1+TAM群(圖2F)??傊@些數據表明C1QC+和SPP1+TAMs都是由腫瘤浸潤的單核細胞前體發展而來。
進一步分析TAM群體間差異表達的基因,發現C1QC+ TAMs表現出補體C1Q基因、TREM2、MERTK和CD80的高表達,而SPP1+ TAMs顯示SPP1、MARCO和VEGFA的特異性表達(圖3A)。
利用基因集變異分析(GSVA)評估兩個TAM群體中已知的信號通路,發現SPP1+ TAMs在腫瘤血管生成、細胞外基質受體相互作用和腫瘤血管通路的富集,而C1QC+ TAMs中補體激活、抗原呈遞等通路被顯著激活(圖3B)。
值得注意的是,SPP1+ TAMs還表現出大腸腺瘤和轉移性肝癌途徑的特異性富集(圖3B和3C),提示在大腸癌中具有促腫瘤轉移的作用。多色成像數據也通過分別表達CD68、CD80、MAF和CD68、MARCO和VEGFA證實了TAMs這兩個子集的存在(圖3D)。

在人CRC中發現了細胞間明顯的相互作用,TAMs和cDCs作為預測網絡的核心,與其他細胞類型的連接最多(圖3E)。SPP1+ TAMs與CAFs和肌成纖維細胞相互作用,而C1QC+ TAMs和兩組cDCs主要與其他免疫細胞,特別是T細胞亞群相互作用(圖3E)。
在與髓樣細胞和T細胞相關的配體受體對中,CXCL10-CXCR3在C1QC+ TAMs中顯著富集(圖3F),暗示C1QC+ TAMs在招募或激活T細胞中的潛在作用。與C1QC+ TAMs和其他白細胞相比,SPP1+ TAMs顯示SDC2的優先表達,SDC2與MMP2結合,MMP2是CAFs和內皮細胞高度表達的基因(圖3F),據報道與多種癌癥類型的腫瘤生長和轉移有關。
下一步,研究者試圖用scRNA-seq研究不同髓細胞群對小鼠腫瘤模型抗腫瘤免疫反應的影響,并將這些數據與我們對人類髓細胞異質性的發現聯系起來。對小鼠TAM亞群進行類似于人類TAM簇的信號通路分析(圖3B),發現小鼠TAM亞群也與其血管生成、缺氧和T細胞相互作用有關(圖4A)。
研究關注兩種在臨床試驗中被廣泛應用的治療策略:CSF1R阻斷法使TAM耗竭和CD40激動劑激活DC。接下來試圖闡明抗CSF1R對小鼠TAM亞群的作用,并將這些發現與人類相應的細胞群體相聯系。正如預期,用抗CSF1R治療患有Renca腫瘤的小鼠,與用對照抗體治療相比,TAMs的數目減少(圖4B)。用抗CSF1R治療后,mM12和mM14簇幾乎完全喪失,但mM11、mM13和mM15的減少最小(圖4C和4D)。












