2021年5月27日，美國哥倫比亞大學歐文醫(yī)學中心和赫伯特歐文綜合癌癥中心研究人員在?Cell上發(fā)表關于與腎透明細胞癌復發(fā)相關巨噬細胞亞群研究的文章，該研究采用單細胞 RNA 測序技術對 11 位未治療的腎透明細胞癌（ccRCC）患者的腫瘤組織和癌旁組織進行測序，繪制了 ccRCC 的腫瘤免疫微環(huán)境的圖譜，發(fā)現(xiàn)了一個與 ccRCC 復發(fā)相關的巨噬細胞亞群，為 ccRCC 的臨床治療提供了重要理論依據(jù)。

接下來小編帶大家一起走進這篇文章深入了解作者的研究思路及主要結論柄冲。

研究背景

腎透明細胞癌（ccRCC）是腎癌中最常見的組織學亞型，異質性較強忠蝗。雖然原發(fā)性疾病可以通過手術治療现横，但約 40% 的患者經(jīng)手術切除后會復發(fā)和轉移，而轉移性 ccRCC 的 5 年生存率為 10%，是一種致命疾病戒祠。ccRCC 是一種免疫原性的腫瘤骇两，但調節(jié)抗腫瘤反應機制尚未完全闡明，因此構建一個全面的 ccRCC 腫瘤免疫微環(huán)境圖譜姜盈，對其抗腫瘤反應機制和治療方法是十分必要低千。

研究思路

研究結果

1.?繪制 ccRCC 腫瘤免疫微環(huán)境圖譜

選取 11 位未治療 ccRCC 患者的腫瘤組織和癌旁組織，消化形成單細胞懸液馏颂，流式細胞儀分選出 CD45+?和 CD45-?細胞示血，分別進行單細胞 RNA 測序和質譜流式檢測，數(shù)據(jù)分析繪制了 ccRCC 腫瘤免疫微環(huán)境圖譜（圖1）救拉。

圖1 ccRCC 腫瘤免疫微環(huán)境圖譜

2. 單細胞 RNA 測序和蛋白活性分析 CD45+?細胞亞群

作者先對 CD45+?細胞亞群進行單細胞轉錄組和質譜流式分析难审，基于基因表達和蛋白活性對 CD45+?細胞進行分群，主要可分為 B 細胞亿絮、 NK 細胞告喊、 T 細胞和巨噬細胞亞群等，同時也將癌組織和癌旁組織進行不同組別的細胞分群（圖2A壹无，2B）葱绒，再基于亞群差異基因和差異蛋白繪制熱圖（圖2C，2D）斗锭，找到各亞群的 marker 基因，如 CD4+?T 細胞中 IL-7R 高表達失球，CD8+?T 細胞高表達 CD3岖是，單核細胞則高表達 S100A8 和 S100A9。通過比較癌組織和癌旁組織中發(fā)現(xiàn)实苞，Treg豺撑、CD8+?T 細胞和巨噬細胞在腫瘤組織中占比更高，而單核細胞黔牵、B 細胞和 CD4+?T 細胞在癌旁組織中占比更高聪轿。

圖2 單細胞 RNA 和蛋白活性分析 CD45+?細胞亞群

3.??腫瘤浸潤巨噬細胞亞群的特異性表達

作者進一步比較腫瘤組織和癌旁組織中差異蛋白的表達，發(fā)現(xiàn)在腫瘤組織中巨噬細胞高表達LILIB5 蛋白猾浦，而在 Treg 細胞中高表達 FOXP3 的蛋白（圖3A）陆错。另外通過 RNA 測序對比腫瘤浸潤巨噬細胞亞群與非腫瘤巨噬細胞差異表達的基因，發(fā)現(xiàn)在腫瘤浸潤巨噬細胞亞群中 C1QA金赦、C1QB音瓷、C1QC、APOE 和 TREM2 顯著上調（圖3B）夹抗。

圖3 腫瘤浸潤巨噬細胞亞群的特異性表達

4.??單細胞 RNA 測序和蛋白活性分析 CD45-?細胞亞群

作者又對 CD45-?細胞進行分群绳慎，可以將 CD45-?細胞分為上皮細胞、內皮細胞、成纖維細胞和 M2 巨噬細胞等杏愤。這些細胞亞群在腫瘤組織和癌旁組織中比例各不同靡砌，成纖維細胞和上皮細胞在腫瘤組織中占比高，而 M2 巨噬細胞則在癌旁組織中占比高珊楼。腫瘤組織中上皮細胞亞群高表達 SERPINA1 和 CD24乏奥，這些基因的高表達與 ccRCC 患者預后較差相關（圖4A，4C）亥曹。

通過蛋白活性分析可以將 CD45-?細胞被分為成纖維細胞邓了、內皮細胞、上皮細胞和 M2 巨噬細胞媳瞪，上皮細胞又被細分為了4個亞群（E1骗炉、E2、E3 和 E4）蛇受，其中 E1句葵、E3 和 E4 在腫瘤組織中比例更高，E2 在癌旁組織中占比更高（圖B兢仰，4D）乍丈。

圖4 單細胞 RNA 測序和蛋白活性分析 CD45-?細胞亞群

5. 腫瘤特異性巨噬細胞與 ccRCC 復發(fā)相關

為了評估腫瘤組織中特異性巨噬細胞亞群（高表達 C1QA-C、APOE 和 T REM2）的臨床意義把将，則用 4 例術后復發(fā)患者與 4 例無復發(fā)患者的 RNA 測序和蛋白活性數(shù)據(jù)進行驗證轻专。針對腫瘤組織中特異性巨噬細胞進行 GSEA，發(fā)現(xiàn)復發(fā)患者的腫瘤特異性巨噬細胞信號顯著富集（圖6A）察蹲。另外腫瘤特異性巨噬細胞與復發(fā)時間之間也存在著很強的關聯(lián)（圖6B）请垛。另外通過熱圖發(fā)現(xiàn)，在復發(fā)患者中包括標記蛋白 APOE 和 TREM2洽议，以及其他與巨噬細胞相關蛋白（LILRB5宗收、MERTK 和 IGF1）表達升高（圖6C）。作者選擇不同時間的復發(fā)和未復發(fā)患者進行 GSEA 分析亚兄，發(fā)現(xiàn)所有未復發(fā)患者的腫瘤巨噬細胞信號缺失混稽，而復發(fā)患者的腫瘤巨噬細胞信號顯著富集，例外是一名晚期復發(fā)（初次手術后 82 個月）（圖6D）审胚。為了驗證腫瘤特異性巨噬細胞標記物與復發(fā)之間的相關性匈勋，針對157例 ccRCC 患者進行 GSEA，結果顯示術后復發(fā)患者的腫瘤巨噬細胞標志物表達升高（圖6E菲盾，6F）颓影，已上結果表明腫瘤組織中巨噬細胞亞群確實與患者復發(fā)相關。

圖5 腫瘤特異性巨噬細胞與 ccRCC 復發(fā)相關

研究結論

通過對 11 位未治療的腎透明細胞癌（ccRCC）病人的腫瘤組織和癌旁組織進行單細胞 RNA 測序和質譜流式檢測懒鉴，繪制了 ccRCC 患者的腫瘤免疫微環(huán)境圖譜诡挂，且發(fā)現(xiàn)了一個與 ccRCC 復發(fā)高度相關的巨噬細胞亞群碎浇，以及相關的特異性標志物，為 ccRCC 的臨床治療提供了重要理論依據(jù)璃俗。

參考文獻

Obradovic A, Chowdhury N, Haake SM, et al. Single-cell protein activity analysis identifies recurrence-associated renal tumor macrophages.?Cell?2021 May 27;184(11) https: //doi.org/10.1016/j.cell.2021.04.038.