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浙江大学梁廷波团队揭示了肝细胞癌肿瘤微环境拓扑分析情况

2021-07-24 00:51:46来源:Nature前沿阅读数:0
核心提示:HCC TME 的拓扑分析揭示了许多与患者结果相关的区域功能单元。更重要的是,该研究发现Kupffer细胞 (KC) 和浸润性巨噬细胞 (InfM) 在激活区域性 CD8+ T 细胞方面发挥相反的作用。

肝细胞癌 (HCC) 肿瘤微环境 (TME) 是高度复杂的,具有组织成各种功能单元、细胞邻域 (CN) 的多种细胞成分。

2021年7月19日,浙江大学梁廷波团队在Gut(IF=23·06) 在线发表题为“Topological analysis of hepatocellular carcinoma tumour microenvironment based on imaging mass cytometry reveals cellular neighbourhood regulated reversely by macrophages with different ontogeny”的研究论文,该已经确定了三种主要类型的肿瘤内区域,具有不同的肿瘤细胞、基质细胞和免疫细胞的分布模式。定义了 22 个细胞元簇和 16 个 CN。CN由各类细胞组成区域功能单位,区域免疫分别受到常驻Kupffer细胞和浸润性巨噬细胞的反向调节,分别具有促肿瘤和抗肿瘤功能。小鼠肝脏中Kupffer细胞的消耗在很大程度上增强了 T 细胞反应,减少了肝脏肿瘤的生长并使肿瘤对抗程序性细胞死亡蛋白 1 治疗的反应敏感。

总之,该研究结果首次揭示了 HCC TME 的各种拓扑功能单元,这也提供了最大的 HCC 病理景观库。这项工作突出了 Kupffer 细胞特异性靶向而不是整体骨髓细胞阻断作为 HCC 治疗的新型免疫疗法的潜力。


肝癌是全球癌症相关死亡的第三大原因,肝细胞癌 (HCC) 是最常见的肝脏原发性恶性肿瘤。酪氨酸激酶抑制剂 (TKI) 治疗,如索拉非尼(sorafenib),乐伐替尼(lenvatinib)和瑞戈非尼(regorafenib)可以提高 HCC 患者的生存率,但 TKI 治疗的疗效仍然有限,只有 2% 的晚期 HCC 患者由于对 TKI 的初始或获得性耐药而对索拉非尼有部分反应。相比之下,免疫检查点抑制剂 (ICIs),如程序性细胞死亡蛋白-1 (PD-1) 阻断抗体,显示出比 TKI 更高的客观反应率和更少的总体不良副作用。然而与黑色素瘤或淋巴瘤相比,HCC 的ICI 抗肿瘤活性仅达到中等的客观反应率(15%–20%)。

单细胞 RNA 测序 (scRNA-seq) 和质谱流式细胞术 (CyTOF) 等新技术的快速发展使研究人员开始全面了解 HCC 异质性。许多具有重要功能的免疫细胞亚群,包括已经通过这两种技术发现了肿瘤特异性 T 细胞、常驻自然杀伤 (NK) 细胞和肿瘤相关巨噬细胞 (TAM)。根据 scRNA-seq 分析结果,HCC 富含免疫抑制性 LAYN+ CD8+ T 细胞和调节性 T 细胞 (Tregs)。 最近还通过 scRNA-seq 在 HCC 中鉴定了胎儿相关的免疫抑制性内皮细胞和 FOLR2+ 巨噬细胞。使用 CyTOF ,还发现 HCC TME 中 Tregs 和 TAMs 的富集与患者的不良预后有关。

尽管 scRNA-seq 和 CyTOF 均可用于分析组织解离后的单个细胞,但两种方法都无法说明特定 TME 中不同类型细胞的空间分布和相邻细胞关系。此外,尽管可以使用为 scRNA-seq 开发的多种生物信息学工具(例如 NicheNet)分析细胞间相互作用,但这些工具仅基于配体 - 受体基因表达信息,而不基于细胞位置。

与 scRNA-seq 和 CyTOF 分析相比,成像质量流式细胞术 (IMC) 能够实现基于空间分辨率的 HCC TME 表型。在 IMC 中,抗体与重金属结合,同时应用于单个组织载玻片进行染色。然后,使用高分辨率激光烧蚀系统逐点烧蚀样品标本,并通过质谱仪对烧蚀材料进行分析。因此可以同时检测数十种蛋白质和蛋白质修饰,同时保留细胞空间信息,从而确定空间分辨的单细胞表型,使 IMC 成为 TME 拓扑分析的实用工具。IMC 已被用于确定乳腺癌的单细胞分辨率概况并确定乳腺癌 TME 中细胞成分的基因型相关性,但尚未对 HCC 进行详细的 IMC 表征。

在本报告中,使用 IMC 同时量化了来自 134 名 HCC 患者和 7 名具有亚细胞空间分辨率的健康供体的组织中 36 种蛋白质的表达。该研究在 HCC 中发现了三种主要类型的 TME,具有不同的基质和免疫细胞分布模式,这些模式对应于肝细胞去分化的不同阶段。

HCC TME 的拓扑分析揭示了许多与患者结果相关的区域功能单元。更重要的是,该研究发现Kupffer细胞 (KC) 和浸润性巨噬细胞 (InfM) 在激活区域性 CD8+ T 细胞方面发挥相反的作用。小鼠中 KC 特异性消耗增加了 InfM 的数量,减少了肝肿瘤的生长并增强了肿瘤对抗 PD-1 抗体治疗的反应。

总之,该研究结果首次揭示了 HCC TME 的各种拓扑功能单元,这也提供了最大的 HCC 病理景观库。这项工作突出了 Kupffer 细胞特异性靶向而不是整体骨髓细胞阻断作为 HCC 治疗的新型免疫疗法的潜力。

责任编辑:刘东丽

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