《自然·医学》:科学家发现肿瘤微环境中的免疫细胞“小团体”,可...

作者：奇点肿瘤探秘
*仅供医学专业人士阅读参考





在肿瘤组织中，肿瘤细胞及其周围的细胞和分子组成复杂的生态系统，称为肿瘤微环境。免疫细胞是肿瘤微环境的重要组成部分，包括多种类型，如T细胞、B细胞、巨噬细胞、树突状细胞、自然杀伤细胞等，发挥着免疫调节和效应作用。

了解肿瘤微环境中的免疫细胞及其分子机制，对于癌症免疫治疗的成功至关重要。除了通过调节肿瘤微环境中的免疫细胞活性等手段来改变肿瘤微环境的免疫状态、增强免疫细胞对肿瘤的攻击能力，特定类型的免疫细胞也可以作为预测免疫治疗响应的生物标志物。

近日，Nature Medicine期刊上发表的文章，揭示肿瘤微环境中的免疫细胞“连体三兄弟”对肝癌免疫治疗的影响。

美国西奈山伊坎医学院的Miriam Merad和她的同事们通过对手术切除的肿瘤组织和相邻非肿瘤肝组织进行分析发现，早期肝细胞癌（HCC）患者对PD-1抑制剂治疗的响应，与肿瘤中特定表型的CD8+T细胞以及CD4+T细胞丰度有关。更重要的是，发现在肿瘤微环境中CD8+T细胞、CD4+T细胞、树突状细胞会形成细胞三联体结构，有助于CD8+T细胞向抗肿瘤活性更高的方向分化，加强免疫治疗疗效[1]。



论文首页截图

对于早期肝细胞癌（HCC）病变，手术切除是首选治疗方法，然而超过50%的患者在两年内会出现复发情况，可能是由于残留的微转移病灶所致。

靶向PD-1/PD-L1通路的新辅助免疫检查点抑制剂治疗（ICB），已在其他肿瘤类型中显示出了良好的临床效果。这种治疗策略通过增强肿瘤特异性T细胞的活性，诱导全身免疫反应并清除微转移病灶，从而提高手术治疗的疗效，预防复发。

此前，Miriam Merad等人完成了一项2期临床试验[2]，旨在评估PD-1抑制剂（cemiplimab）新辅助治疗在可切除早期HCC患者中的临床效果。病理检查结果显示，接受评估的20名患者中，仅有大约30%的人对PD-1抑制剂治疗有响应（定义为切除肿瘤坏死>50%）。



2期临床试验数据[2]

为提高PD-1抑制剂在早期HCC治疗中的抗肿瘤反应，研究者们展开此次研究。在这项研究中，除了之前工作中招募的20名患者，Miriam Merad等人又纳入9名早期HCC患者进行分析，他们在术前接受过另一种PD-1抑制剂治疗（纳武利尤单抗）。

通过对这29名早期HCC患者的肿瘤组织以及非受累的邻近肝组织进行分析，他们发现，肿瘤组织中存在大量T细胞浸润，但是T细胞浸润水平与是否对免疫治疗有响应、肿瘤突变负荷（TMB）没有相关性。不过观察到，β-catenin（CTNNB1）的激活突变在T细胞低水平的病灶中富集（P = 0.001），而p53（TP53）突变在对治疗有响应的病灶中富集（P<0.001）。



所有对治疗有响应和部分无响应的患者肿瘤组织中都有很多T细胞

随后，结合单细胞RNA测序（scRNA-seq）和单细胞TCR测序（scTCR-seq）等技术，研究者们分析肿瘤微环境中免疫细胞的分子特征。结果鉴定出多种在肿瘤组织中高表达PD-1的CD8+T细胞（PD-1hiCD8+T）或CD4+T细胞（PD-1hiCD4+T）类型。

其中，表现出较低慢性活化特征、同时表达较高水平效应基因（GZMK、GNLY）的CD8+效应样T细胞（PD-1hi Effector-like），以及表现出慢性活化和衰竭特征的CD4+辅助性T细胞（CXCL13+TH），在对PD-1抑制剂治疗有响应的患者肿瘤组织中富集。

而另外两种亚群，即表现为终末分化、衰竭状态的CD8+衰竭T细胞（PD-1hi Terminal）和表达高水平抑制性分子、细胞因子的CD4+调节性T细胞，则在对PD-1抑制剂治疗无响应的患者肿瘤组织中富集。



不同肿瘤组织中T细胞亚群类型

通过scTCR-seq和图像分析等技术，研究者发现，以上两种CD8+T细胞亚群都是由CD8+前体T细胞（PD-1hiCD8+ Progenitor或Tpex）分化而来。在接受PD-1抑制剂治疗后，HCC患者肿瘤中的CD8+前体T细胞向这两个不同方向分化。

此外，结果显示，CD8+前体T细胞亚群实际上在治疗前就已存在于肿瘤中，其扩增和分化主要发生在肿瘤组织中，而非治疗后从外周再招募进入。



这些T细胞并非在免疫治疗后进入肿瘤

在分析过程中，研究者们还注意到，浆细胞似乎也有参与。CXCL13+TH细胞、CD8+效应样T细胞的丰度，都与浆细胞的丰度相关。

进一步研究结果表明，肿瘤微环境中存在一种特殊的多细胞结构协助CD8+前体T细胞“进阶”。

他们发现，CD8+前体T细胞与CXCL13+TH细胞以及一种具有特定分子状态的成熟树突状细胞（mregDC），在肿瘤中会聚集形成细胞三联体，具体位置可能受到局部肿瘤微环境的影响。

具体来看，mregDC细胞是表达共刺激分子和免疫调节分子水平最高的DC细胞，捕获肿瘤抗原后呈递给CD8+前体T细胞；CXCL13+TH细胞则是通过表达的分子如IL-21，维持CD8+T细胞的效应功能。在这两种细胞的帮助下，CD8+前体T细胞在肿瘤中分化为强效的抗肿瘤CD8+效应样T细胞，而非躺平分化成为CD8+衰竭T细胞。



免疫组化结果中的三联体结构

与治疗无响应的患者相比，对PD-1抑制剂治疗响应的HCC患者肿瘤组织中，细胞三联体明显富集，说明这种多细胞结构有助于加强细胞间的相互作用和信号传递，调节和促进肿瘤免疫应答，对抗肿瘤起到重要作用。另外，当CD8+效应样T细胞分化完成后，则不再与其它两种免疫细胞抱团。



对治疗有响应的患者肿瘤中三联体结构较多

总体来说，Miriam Merad等人通过分析HCC患者的肿瘤组织样本，识别了几种与PD-1抑制剂治疗效果相关的免疫细胞类型，并揭示了肿瘤组织中由三种免疫细胞组成的多细胞结构。这些细胞三联体在肿瘤微环境中相互作用，促进CD8+前体T细胞向抗肿瘤CD8+T细胞分化，协助PD-1抑制剂治疗。

这项研究成果对于深入了解免疫治疗机制、预测治疗反应以及开发新的治疗策略具有重要意义。同时也提示我们，肿瘤中的生态位还有待我们不断破译。

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参考文献：

[1]https://www.nature.com/articles/s41591-023-02345-0

[2]Marron, T. U. et al. Neoadjuvant cemiplimab for resectable hepatocellular carcinoma: a single-arm, open-label, phase 2 trial. Lancet Gastroenterol. Hepatol. 7, 219–229 (2022).



本文作者丨张艾迪

原文地址：http://mp.weixin.qq.com/s?src=11&timestamp=1688610332&ver=4633&signature=mcuonzJSPS5DFTQJ-NXLIAkUfrt2stK-9K8G9XDgvH1j8f9cNv-bvawIWsRg4kx8u6fgzwr8O60oAjAGp0f0ehAII47ppf7CkRMtcoIEVaeX7F*LamHloE0DfZKkOB0n&new=1