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文章詳情

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

中文題目：干細(xì)胞樣腫瘤細(xì)胞的Midkine表達(dá)驅(qū)動(dòng)mTOR抑制和免疫抑制微環(huán)境的持續(xù)

見刊時(shí)間：2022.08

期刊名稱：nature communications

影響因子：17.694

實(shí)驗(yàn)平臺(tái)：10x Genomics scRNA-seq、10x Visium spatial transcriptomics profiling

DOI：10.1038/s41467-022-32673-7

 

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圖解摘要

我們今天將對(duì)研究者如何研究SLS和IS的腫瘤免疫微環(huán)境做一個(gè)詳細(xì)介紹。

 

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研究?jī)?nèi)容

劃分TSC中的抑制性免疫微環(huán)境

免疫抑制性骨髓細(xì)胞，如腫瘤相關(guān)巨噬細(xì)胞（TAMs），由于其強(qiáng)大的抑制功能和在腫瘤微環(huán)境中的高豐度，被認(rèn)為是癌癥免疫治療的主要障礙。如上所述，巨噬細(xì)胞的富集是AML中最引人注目的免疫浸潤(rùn)（圖1b，d）。這種巨噬細(xì)胞在AML中的富集被CD68 IHC證實(shí)（圖6a）。與來自匹配的正常腎臟的巨噬細(xì)胞相比，這些AML衍生的巨噬細(xì)胞顯示出更高的免疫檢查點(diǎn)基因T細(xì)胞免疫球蛋白和含粘液結(jié)構(gòu)域蛋白3（TIM3）的表達(dá)，以及由VSIR編碼的V域免疫球蛋白抑制T細(xì)胞活化（VISTA）的表達(dá)（圖6b）。腫瘤浸潤(rùn)性巨噬細(xì)胞上的VISTA和TIM3的表達(dá)與腫瘤微環(huán)境中的T細(xì)胞功能障礙有關(guān)。接下來，研究者使用DSP技術(shù)進(jìn)一步分析了1個(gè)SLS腫瘤和1個(gè)IS腫瘤并證實(shí)IS標(biāo)記基因ACTA2在IS主導(dǎo)的腫瘤中表達(dá)較高（圖6c）。并發(fā)現(xiàn)主要在SLS腫瘤細(xì)胞中表達(dá)的APOE、LGALS1和PCSK1N與SLS為主的腫瘤中的巨噬細(xì)胞頻率/活性有很高的相關(guān)性（圖6d。補(bǔ)充數(shù)據(jù)6）。所有這些基因都編碼分泌蛋白，表明SLS腫瘤細(xì)胞分泌組對(duì)巨噬細(xì)胞有特定的旁分泌調(diào)節(jié)作用。接下來，研究者使用配體-受體相互作用分析，并發(fā)現(xiàn)通過APOE-TYROBP（DAP12）的腫瘤巨噬細(xì)胞相互作用是腫瘤微環(huán)境相互作用中最強(qiáng)的相互作用（圖6e）。

研究者對(duì)所有巨噬細(xì)胞（SLS+IS+正常）重新聚類并確定了12個(gè)聚類（圖6f）。除了兩個(gè)主要來自正常腎臟的小集群（集群8和集群9），大多數(shù)集群主要來自腫瘤（圖6g，h）。在腫瘤衍生的巨噬細(xì)胞群中發(fā)現(xiàn)了兩種主要類型的巨噬細(xì)胞（組織駐留巨噬細(xì)胞（TRM）和TAMs）�；�于IL7R98和炎癥基因的高表達(dá)，集群2和集群3被注釋為TRM（圖6i和補(bǔ)充圖9e）。AML中的TAMs主要由4個(gè)簇（簇0、簇1、簇4和簇6）組成，其特點(diǎn)是M2模塊得分高（圖6h和補(bǔ)充圖9f）。TAMs在SLS和IS腫瘤之間顯示出驚人的差異（圖6i）。第1群和第6群的細(xì)胞顯示TREM2和TYROBP的高表達(dá)（圖6k）。這些數(shù)據(jù)表明，來自SLS腫瘤的TREM2+/TYROBP+ TAMs的比例較高。這些觀察結(jié)果表明，從SLS腫瘤細(xì)胞到TAMs的調(diào)節(jié)軸是通過APOE-TREM2/TYROBP的相互作用（圖6l）。研究者在1個(gè)獨(dú)立的AML樣本中使用10 X Visium空間轉(zhuǎn)錄組分析驗(yàn)證了這一觀察（圖6m）。

圖6. 抑制性免疫環(huán)境是由腫瘤細(xì)胞狀態(tài)決定的

 

對(duì)腫瘤和腫瘤微環(huán)境之間的分子相互作用的分析，為SLS和IS腫瘤的不同精確治療策略提供了潛在的目標(biāo)

在免疫區(qū)，研究者還觀察到AML中的B淋巴細(xì)胞和樹突狀細(xì)胞相對(duì)于正常腎臟的富集情況。他們檢測(cè)到1620個(gè)B細(xì)胞主要來自腫瘤（圖7a，b），重新聚類顯示了個(gè)細(xì)胞群。其中，有5個(gè)是特別富含腫瘤的。他們發(fā)現(xiàn)在腫瘤（群集5）和鄰近的正常腎臟（群集1）中都有表達(dá)高水平的CD20（MS4A1）和CXCR5的濾泡B細(xì)胞（圖7b）。相比之下，表達(dá)免疫球蛋白γ（IGHG1、CD27、CD38）的漿狀B細(xì)胞只富集于腫瘤中（圖7c）。他們又對(duì)樹突狀細(xì)胞重新聚類確定了一個(gè)增殖細(xì)胞的小集群（集群3）（圖7d，e）。據(jù)報(bào)道，HAVCR2（TIM-3）是樹突狀細(xì)胞在抗腫瘤免疫中的一個(gè)重要調(diào)節(jié)因子。增殖的集群表現(xiàn)出高的HAVCR2表達(dá)（圖7f），表明增殖的樹突狀細(xì)胞有促進(jìn)腫瘤的功能。最后，研究者使用細(xì)胞互作分析對(duì)腫瘤微環(huán)境中所有細(xì)胞類型之間的潛在聯(lián)系進(jìn)行了探究。對(duì)SLS主導(dǎo)的腫瘤與IS主導(dǎo)的腫瘤中配體-受體相互作用的差異分析顯示，在這兩種腫瘤細(xì)胞狀態(tài)下，腫瘤微環(huán)境串?dāng)_是不同的。例如，在SLS主導(dǎo)的腫瘤中發(fā)現(xiàn)了更多的腫瘤和血液內(nèi)皮細(xì)胞之間的相互作用，這與SLS主導(dǎo)的腫瘤中豐富的內(nèi)皮細(xì)胞一致（圖7g）。在SLS主導(dǎo)的腫瘤中，CD8和CD4 T細(xì)胞與其他細(xì)胞類型的相互作用被剝奪，這可能是觀察到的抑制T細(xì)胞克隆擴(kuò)展的分子機(jī)制的原因（圖7g）。

圖7. 通過配體-受體共同表達(dá)推斷出的腫瘤和免疫區(qū)間的分子相互作用

 

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主要結(jié)論

研究者的工作提供了一個(gè)腫瘤細(xì)胞、基質(zhì)細(xì)胞和免疫細(xì)胞的圖譜，對(duì)TSC生物學(xué)有重要的意義。這項(xiàng)工作所揭示的耐藥干細(xì)胞樣狀態(tài)和通過腫瘤衍生的巨噬細(xì)胞抑制T細(xì)胞動(dòng)態(tài)之間的聯(lián)系具有重要的轉(zhuǎn)化意義。這里揭示的見解可能對(duì)理解其他mTORC1過度活躍的腫瘤的分子機(jī)制有廣泛的意義。