Cell Research | 首次构建鼻咽癌肿瘤微环境单细胞图谱_合成生物

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Cell Research | 首次构建鼻咽癌肿瘤微环境单细胞图谱

发布时间 2020-07-23 10:24点击次数 284次

2020年7月20日,中山大学肿瘤防治中心、深圳华大生命科学研究院、中山大学生命科学学院与中国科学院深圳先进技术研究院等单位合作完成的最新研究成果“Single-cell transcriptomics reveals regulators underlying immune cell diversity and immune subtypes associated with prognosis in nasopharyngeal carcinoma”在Cell Research(IF 20.5)杂志上在线发表。这项工作首次从单细胞水平上系统全面地构建了鼻咽癌的肿瘤微环境图谱,对鼻咽癌肿瘤细胞的异质性和免疫细胞的多样性进行了深入分析,鉴定了一系列与患者预后密切相关的分子特征及潜在的治疗靶点。该研究在单细胞水平上揭示了鼻咽癌的细胞异质性,为鼻咽癌的精准治疗奠定了新的基础。


鼻咽癌是一种独特的头颈癌,该癌肿的分布在地域上极不平衡:在东亚和东南亚特别是中国南方高度流行,也被称之为“广东瘤”。鼻咽癌的发病从病因上与EB病毒(EBV)感染高度相关,并且病理学特征表现为肿瘤病变周围和内部的免疫细胞高度浸润,该特殊的微环境特征表明免疫治疗在鼻咽癌中具有极好的应用潜力。事实上,以免疫检查点抑制剂为代表的免疫治疗已在鼻咽癌患者中取得了不错的临床受益。然而,鼻咽癌患者对于抗PD-1疗法的反应率只有20%–30%,这表明我们需要加深对鼻咽癌肿瘤微环境的理解,从而探索更多有效靶点以及可用于风险分层的生物标志物。


在此研究中,研究人员首先通过单细胞转录组测序技术获得了48,584个单细胞数据,构建了包含肿瘤细胞和免疫细胞在内的全面的鼻咽癌肿瘤微环境图谱。通过对肿瘤细胞进行非负矩阵分析,定义了鼻咽癌肿瘤细胞内5个普遍的瘤内异质性特征基因集,其中Epi-differ 2基因集与EBV感染正相关,并富集TMPRSS2等介导病毒进入宿主细胞的基因,这表明Epi-differ 2基因集可能与EB病毒感染鼻咽上皮细胞的进程密切相关,有望成为干预靶点。此外,研究人员鉴定了23种不同的免疫细胞亚群,并在此基础上,通过单细胞调控网络分析揭示了影响免疫细胞多样性的关键转录因子,并证实了NR1H3和TFEC等调控因子可能在鼻咽癌抗肿瘤中发挥作用。此外,研究人员发现鼻咽癌的功能失调性T细胞(Dysfunctional T cells)呈现一种“激活依赖性的功能失调”状态,即当T细胞的细胞杀伤能力增强时,免疫检查点分子的表达也随之增高,二者呈正相关状态。出人意料的是,临床上最常见的免疫检查点PDCD1和CTLA4与T细胞的杀伤毒性关联性并未达到显著水平,而LAG3和HAVCR2不仅与GZMA/GZMB的表达以及瘤内浸润淋巴细胞强正相关,进一步的实验证实与肿瘤间质的CD8+ T细胞相比,LAG3和HAVCR2在肿瘤癌巢内的CD8+ T细胞中表达显著上调,表明LAG3和HAVCR2在鼻咽癌中或可作为比PDCD1更为有效的免疫治疗靶点。该研究同时建立了免疫细胞亚群特异的基因集,并证明了巨噬细胞,浆细胞样树突状细胞,CLEC9A+树突状细胞,自然杀伤细胞和浆细胞的基因集与良好的生存结局显著相关,可作为鼻咽癌有效的预后分子指标。


综上所述,该研究首次构建了全面的鼻咽癌单细胞图谱,并搭建了人类鼻咽癌蓝图分析网站,该研究数据将成为探索鼻咽癌肿瘤微环境的资源宝库,推动该“中国特色“癌种在个体化精准诊疗时代的不断突破,造福广大患者。


中山大学肿瘤防治中心陈雨沛主治医师和李文斐副主任医师、深圳华大生命科学研究院殷建华博士和张翠娟助理研究员、中国科学院深圳先进技术研究院李汉杰研究员和中山大学生命科学学院陈冬萍博士为本文的共同第一作者。中山大学肿瘤防治中心马骏教授和柳娜研究员、深圳华大生命科学研究院李贵波博士和吴逵副研究员及中山大学生命科学学院邝栋明教授为本文的共同资深作者。


附原文链接:https://www.nature.com/articles/s41422-020-0374-x