張澤民：T細胞圖譜第一人！史上最大規模癌症T細胞研究結果公布！

北京大學生命科學學院張澤民教授與北京大學第三醫院閆天生教授等合作，6月25日最新在Nature Medicine上發表論文，通過對14例非小細胞肺癌初治患者體內分離的12,346個T細胞進行深度的單細胞RNA測序，張澤民教授等充分描述了腫瘤浸潤淋巴細胞的組成、譜系以及功能等基本特徵。

該項工作是國際上迄今為止規模最大的癌症T細胞研究。值得注意的是，這項研究首次揭示癌症患者體內存在兩種CD8+ T細胞群，可能為耗竭狀態T細胞的前體細胞，對於癌症患者的預後具有重要影響。

而僅僅在一年前（2017年6月16日），張澤民教授與首都醫科大學附屬北京世紀壇醫院的彭吉潤教授、美國AMGEN公司的歐陽文軍合作，在Cell上發文，首次在單細胞水平上對肝癌微環境中的免疫圖譜進行了全景式描繪。

12,346個細胞深度測序，史上最大規模T細胞研究

肺癌是全球範圍內發病率和死亡率最高的惡性腫瘤之一。而非小細胞肺癌（NSCLC）占肺癌的85%，5年生存率僅約為15%。大部分患者就診時已屬晚期，即使有手術機會，40%以上患者也會出現局部複發或遠處轉移。雖然多學科綜合治療使晚期NSCLC患者的治療有了較大進步，但僅部分患者顯示出較好的臨床獲益，其治療效果仍不理想。

近年來，隨著分子免疫機制的研究進展，過繼免疫治療、靶向免疫治療等取得了很大的進展。癌症免疫療法已在非小細胞肺癌的治療中顯示出持續的療效性。但個體療效差異較大，其中部分原因在於患者體內腫瘤浸潤淋巴細胞的數量和性質存在差異。

為充分了解非小細胞肺癌患者體內複雜的腫瘤浸潤T細胞，研究人員對14例肺癌（包括11例肺腺癌和3例鱗狀細胞癌）初治患者，體內腫瘤、相鄰正常組織以及外周血中分離出的T細胞進行深度的單細胞RNA測序。

實驗具體步驟

首先，研究人員在確認非小細胞肺癌中存在T淋巴細胞浸潤後，根據T細胞表面的標誌物（CD3/CD4/CD8/CD25），通過熒光激活細胞分選技術（FACS）將T細胞分為各種亞型。而後，對總共12,346個細胞進行測序，每個細胞測序的平均深度為1.04個million（單個定位的測序序列），使得低表達的細胞因子和轉錄因子也能得到很好的檢測。

通過譜系追蹤（基於T細胞聯合表達和T細胞抗原受體），研究人員發現，相當一部分效應T細胞在組織中發生了高度的遷移。除了在腫瘤浸潤中觀察到耗竭狀態CD8+ T細胞外，研究人員還發現了2種狀態為耗竭性T細胞前體細胞的免疫細胞，前體細胞與耗竭狀態T細胞的比值越高，肺腺癌患者的預後則越好，該發現為肺癌治療提供了新的思路。

前體細胞與耗竭狀態T細胞的比值，與肺癌預後有關

此外，研究人員還觀察到，與正常組織中調節性T細胞（Treg）相比，腫瘤中的Treg異質性更強，表現為抗原特異性Treg的活化標誌物——TNFRSF9雙峰的不同分布。具有這些基因標籤（包括IL1R2）的激活態Treg，與肺腺癌的不良預後有關，這項發現為免疫治療提供了新的靶向標誌物。

TNFRSF9與肺癌不良預後有關

一年一個癌種，成就T細胞圖譜第一人！

然而，就在一年前（2017年6月16日），張澤民教授與首都醫科大學附屬北京世紀壇醫院的彭吉潤教授、美國AMGEN公司的歐陽文軍等合作研究組，在Cell雜誌上聯合發表了題為「Landscape of infiltrating T cells in liver cancer revealed by single-cell sequencing」的研究論文，首次在單細胞水平上對肝癌微環境中的免疫圖譜進行了全景式描繪。

中國的肝癌發病率居世界之首，且患者術後長期存活率較低。既往的研究表明，肝癌組織內富含大量腫瘤浸潤淋巴細胞，應該適合採取免疫療法進行治療，但實際上，相比於近年來腫瘤免疫療法治療惡性黑色素瘤及肺癌等腫瘤所取得的豐碩成果，目前成功治療肝癌的免疫療法卻鮮有報道。通過深入了解肝癌的腫瘤免疫微環境，進而探索新的腫瘤免疫療法及尋找新的治療靶點和有效的生物標誌物，對於肝癌的診斷和治療無疑具有重大意義。

張澤民教授與彭吉潤教授、歐陽文軍教授等耗資數百萬元，在單細胞水平對肝癌腫瘤微環境中T淋巴細胞的轉錄組及T細胞受體（TCR）序列進行了分析，共完成和採集了5000多個T細胞的單細胞測序數據。

研究人員通過體外實驗證明一種叫做Layilin的基因對於CD8 陽性T細胞的殺傷功能有抑制性調節作用，因此Layilin基因有可能成為免疫治療研究的一個新靶點。基於TCR數據分析，該研究還發現，肝癌內存在大量腫瘤組織特異的克隆增生的T細胞，但是這些細胞大多處於耗竭狀態，從而進一步揭示了肝癌細胞從免疫監視系統中逃逸的原因。

此外，該研究還描繪了初始型T細胞向耗竭狀態發展的軌跡，並在耗竭性CD8 陽性T細胞亞群中新發現了一類FOXP3陽性的抑制性T細胞的存在，進而提出了耗竭T細胞會進一步發育成抑制性T細胞的新思路。

小 結

腫瘤免疫療法是近年新興的極具潛力的治療方法，可利用藥物來激活免疫細胞，使它們能夠將癌細胞作為外來入侵者進行對抗。尤其是免疫檢查點抑製劑療法，如CTLA-4抗體Ipilimumab及PD-1抗體pembrolizumab，目前都取得良好的療效，但是在不同病人或者不同種類癌症之間的治療效果卻很不均一。

DNA變異的數目、腫瘤浸潤淋巴細胞的水平以及藥物靶點的表達等因素都會影響到腫瘤免疫治療的效果。由於參與腫瘤發生、發展的免疫細胞類型多樣且異質性很強，只有開展單細胞水平的研究才能真正獲得系統、詳盡的腫瘤免疫圖譜，從而發現有效的靶點和生物標誌物，並助力於腫瘤免疫療法的進步。

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