Immunity(IF=32.4)空間多組學揭示免疫檢查點聯合療法響應機制

Immunity(IF=32.4)|空間多組學揭示免疫檢查點聯合療法響應機制柳蔭免疫檢查點療法（immunecheckpointblockade，ICB）已經在腫瘤疾病中得到了廣泛應用，但部分患者依然出現低應答甚至不應答的現象。因此開發(fā)新型免疫療法是解決患者低響應的關鍵。aPD-L1+aCTLA4聯合治療是目前研究最廣泛的聯合療法之一，在部分疾病中聯合治療患者顯示出了更好的臨床結局，但聯合治療的細胞機制依然未知。來自比利時魯汶大學的研究團隊在《Immunity》（IF=32.4）發(fā)表的一項題為“CD4+Tcellactivationdistinguishesresponsetoanti-PD-L1+anti-CTLA4therapyfromanti-PD-L1monotherapy”的研究，使用單細胞測序、空間轉錄組和PCF空間單細胞蛋白組（PhenoCycler-Fusion，原CODEX）對頭頸癌患者的腫瘤免疫微環(huán)境進行了檢測，發(fā)現了頭頸癌患者接受免疫聯合治療時的早期響應標志。一、傳統(tǒng)免疫治療與聯合治療顯示不同的T細胞變化為了評估免疫治療和聯合治療對患者免疫微環(huán)境的影響，研究人員首先使用單細胞測序（scRNA-seq）對患者腫瘤組織進行了免疫細胞分析。作者分別分析了4種CD8+T細胞亞型和5種CD4+T細胞亞型。結果顯示接受了aPD-L1治療的患者體內多個CD8+T細胞亞群出現上調，而CD4+T細胞沒有出現擴增。但在aPD-L1+aCTLA4聯合治療的患者中即便CD8+T細胞出現了相同的擴增情況，但CD4+T細胞比例相較于aPD-L1治療更高（圖1）。圖1aPD-L1治療和aPD-L1+aCTLA4聯合治療的免疫微環(huán)境二、空間單細胞蛋白組發(fā)現擴增T細胞區(qū)域的空間關系為了進一步研究免疫治療的細胞機制，研究人員使用PhenoCycler-Fusion對兩種療法的患者腫瘤組織切片進行了分析。分別使用Ki67/CD3e/CD8和Ki67/CD3e/CD4來定義治療后出現擴增的CD4+T細胞和CD8+T細胞。空間單細胞蛋白組結果顯示，相比于aPD-L1治療，聯合治療的患者腫瘤組織中擴增的CD4+T細胞和CD8+T細胞出現了更多的共定位（圖2A-B）。同時研究人員還分析了Th1、CD8+Tem、和Tex細胞的標志物，發(fā)現以上細胞的標志物主要分布在CD4+T細胞和CD8+T細胞的共定位區(qū)域，這個結果也驗證了scRNA-seq的發(fā)現（圖2C）?？臻g單細胞蛋白組技術闡述了T細胞擴增的空間特征，即在聯合治療時，CD4+T細胞也會出現擴增，且在空間位置上與CD8+T細胞鄰近。圖2空間單細胞蛋白組顯示T細胞擴增區(qū)域空間特征三、DC和漿細胞與T細胞的擴增相關研究人員通過單細胞測序分析了與T細胞擴增相關的通路，發(fā)現T細胞活化、細胞毒性和MHCI型抗原呈遞相關基因部分上調（圖3A）。研究人員猜測T細胞和髓系細胞可能存在聯系，空間轉錄組分析顯示，在T細胞相關基因高表達區(qū)域同時含有較高的髓系細胞基因（圖3B）。接下來研究人員使用空間單細胞蛋白組驗證髓系細胞與T細胞的共定位，結果顯示在含有擴增T細胞的區(qū)域內，髓系細胞出現的頻率較高。同時研究人員還分析了擴增T細胞與漿細胞的空間位置，發(fā)現兩者也出現了共定位的現象（圖3C）。這種空間上的關系預示著細胞間可能存在互作，研究人員通過相關性分析發(fā)現，表達抗原呈遞和T細胞歸巢基因的DC與T細胞擴增相關，同時T細胞擴增與IgG+漿細胞的擴增相關（圖3D）。圖3多組學分析擴增T細胞區(qū)域內細胞空間位置四、聯合治療促進腫瘤部位T細胞的募集最后研究人員分析了腫瘤引流淋巴結（tdLNs）和腫瘤組織中T細胞的變化情況，接受治療的患者的tdLNs中T細胞主要由初始/中央記憶CD4+T細胞組成，而腫瘤中主要以效應T細胞為主（圖4A-B）。研究人員接著對兩種療法患者的腫瘤和tdLNs的TCR-seq（T細胞抗原受體）數據進行了分析，發(fā)現了在aPD-L1+aCTLA4治療時tdLNs部位的初始/中央記憶CD4+T細胞會被招募，并進行分化和擴增，從而轉變?yōu)樾猅細胞實現對腫瘤細胞的殺傷（圖4C），而aPD-L1治療患者腫瘤部位效應T細胞的含量則相對較少，這也是聯合治療對腫瘤殺傷效果更好的原因之一。圖4聯合治療tdLNs和腫瘤部位T細胞的變化情況小結本研究通過多組學分析頭頸癌患者免疫治療前后的腫瘤樣本，揭示了aPD-L1+aCTLA4聯合治療增強T細胞擴增的細胞機制，描繪了聯合治療中頭頸癌患者免疫微環(huán)境的空間狀態(tài)。最終確定了CD4+T細胞的激活以及腫瘤引流淋巴結部位T細胞的招募是頭頸癌免疫聯合治療早期響應的標志。PhenoCycler-Fusion單細胞原位空間蛋白組學優(yōu)勢華盈生物PhenoCycler-Fusion單細胞原位空間蛋白組學技術資格證書華盈生物是美國AkoyaBioscience公司的PhenoCycler-Fusion空間單細胞蛋白組學技術認證服務商，已經被納入了該技術的全球CRO服務提供者體系。借助全球領先的PhenoCycler-Fusion空間單細胞蛋白組學技術平臺的建立，華盈生物將為中國客戶提供更具精準醫(yī)學特色的服務與合作，推動中國團隊在空間生物學領域的研究水平，加快構建符合中國人群的精準醫(yī)學模式。即刻加入“STAMP郵戳”計劃華盈生物推出腫瘤微環(huán)境空間蛋白組解剖分析項目”STAMP郵戳”計劃(SpatialTumorAnatomyofMicroenvironmentProteome),常備15-plex、25-plex、35-plex三款固定標志物組合,與國內腫瘤研究領域的科學家共同推進腫瘤空間生物學研究。多年來華盈生物服務客戶已經覆蓋國內各大著名的高校院所和多位院士課題組。華盈的專業(yè)和專注也已獲得業(yè)界普遍認可，合作者的科研成果也先后在CellResearch、CancerCell、PNAS、JClinInvest、NatCommun、JHepatol、SciTranslMed、Circulation等著名期刊上發(fā)表。相關文獻：FrankenA,BilaM,MechelsA,etal.CD4+

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cellactivationdistinguishesresponsetoanti-PD-L1+anti-CTLA4therapyfromanti-PD-L1monotherapy.Immunity.2024;57(3):541-558.e7.相關閱讀：1）炎癥性腸病開啟新的研究模式：從單細胞到空間原位分析2）CancerResearch|三級淋巴結構中的細胞亞型作為癌癥復發(fā)的預測標志物3）血液腫瘤進展｜免疫細胞空間關系是細胞治療應答的關鍵決定因素4）CancerCell|PCF空間單細胞蛋白組鑒定三陰乳腺癌不同的治療反應軌跡5）PCF空間單細胞蛋白組發(fā)現免