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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：干細胞樣腫瘤細胞的Midkine表達驅動mTOR抑制和免疫抑制微環(huán)境的持續(xù)

見刊時間：2022.08

期刊名稱：nature communications

影響因子：17.694

實驗平臺：10x Genomics scRNA-seq、10x Visium spatial transcriptomics profiling

DOI：10.1038/s41467-022-32673-7

 

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圖解摘要

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

 

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研究內容

劃分TSC中的抑制性免疫微環(huán)境

免疫抑制性骨髓細胞，如腫瘤相關巨噬細胞（TAMs），由于其強大的抑制功能和在腫瘤微環(huán)境中的高豐度，被認為是癌癥免疫治療的主要障礙。如上所述，巨噬細胞的富集是AML中最引人注目的免疫浸潤（圖1b，d）。這種巨噬細胞在AML中的富集被CD68 IHC證實（圖6a）。與來自匹配的正常腎臟的巨噬細胞相比，這些AML衍生的巨噬細胞顯示出更高的免疫檢查點基因T細胞免疫球蛋白和含粘液結構域蛋白3（TIM3）的表達，以及由VSIR編碼的V域免疫球蛋白抑制T細胞活化（VISTA）的表達（圖6b）。腫瘤浸潤性巨噬細胞上的VISTA和TIM3的表達與腫瘤微環(huán)境中的T細胞功能障礙有關。接下來，研究者使用DSP技術進一步分析了1個SLS腫瘤和1個IS腫瘤并證實IS標記基因ACTA2在IS主導的腫瘤中表達較高（圖6c）。并發(fā)現(xiàn)主要在SLS腫瘤細胞中表達的APOE、LGALS1和PCSK1N與SLS為主的腫瘤中的巨噬細胞頻率/活性有很高的相關性（圖6d。補充數(shù)據(jù)6）。所有這些基因都編碼分泌蛋白，表明SLS腫瘤細胞分泌組對巨噬細胞有特定的旁分泌調節(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）的腫瘤巨噬細胞相互作用是腫瘤微環(huán)境相互作用中最強的相互作用（圖6e）。

研究者對所有巨噬細胞（SLS+IS+正常）重新聚類并確定了12個聚類（圖6f）。除了兩個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胞群中發(fā)現(xiàn)了兩種主要類型的巨噬細胞（組織駐留巨噬細胞（TRM）和TAMs）�；�于IL7R98和炎癥基因的高表達，集群2和集群3被注釋為TRM（圖6i和補充圖9e）。AML中的TAMs主要由4個簇（簇0、簇1、簇4和簇6）組成，其特點是M2模塊得分高（圖6h和補充圖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群的細胞顯示TREM2和TYROBP的高表達（圖6k）。這些數(shù)據(jù)表明，來自SLS腫瘤的TREM2+/TYROBP+ TAMs的比例較高。這些觀察結果表明，從SLS腫瘤細胞到TAMs的調節(jié)軸是通過APOE-TREM2/TYROBP的相互作用（圖6l）。研究者在1個獨立的AML樣本中使用10 X Visium空間轉錄組分析驗證了這一觀察（圖6m）。

圖6. 抑制性免疫環(huán)境是由腫瘤細胞狀態(tài)決定的

 

對腫瘤和腫瘤微環(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

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

圖7. 通過配體-受體共同表達推斷出的腫瘤和免疫區(qū)間的分子相互作用

 

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主要結論

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