肿瘤微环境（tumor microenvironment, 简称TME）, 主要由肿瘤细胞，及其周围的免疫和炎症细胞，肿瘤相关的成纤维细胞，这些细胞和附近的间质组织，微血管, 以及各种细胞因子和趋化因子构成一个复杂的综合系统。

肿瘤微环境是肿瘤赖以生存的环境。肿瘤细胞在生长过程中需通过血管供应养分。肿瘤浸润免疫细胞可能具有抗肿瘤或促肿瘤功能，这两类细胞在肿瘤进展的不同阶段扮演着不同的角色。抗肿瘤免疫细胞主要由效应性T细胞、自然杀伤(NK)细胞、树突状细胞(DC)、M1极化的巨噬细胞和N1极化的中性粒细胞组成，可直接发挥杀伤肿瘤细胞的作用。而促肿瘤免疫细胞，主要由调节性T细胞(Tregs)和髓源性抑制细胞(MDSCs)组成，通过抑制免疫系统促进肿瘤生长。成纤维细胞作为肿瘤微环境中数量最丰富的一类细胞，是肿瘤微环境的重要组成成分，它不仅可维持肿瘤微环境的架构，还可为肿瘤供应养分。

在肿瘤微环境研究中，对肿瘤组织的组织结构，肿瘤细胞和各种免疫细胞相关标记物的研究，有助于我们更精准的了解肿瘤微环境的构成。但是既往的免疫组化，传统免疫荧光等技术能够在同一张组织切片中标记的靶标分子十分有限，不能够在组织原位上对大量肿瘤细胞和免疫细胞的标记物进行分析，而连续切片可能导致细胞空间异位，不能很好的观察肿瘤微环境中各种细胞之间的空间位置关系。
 

今年《Frontiers in Immunology》上发表的一篇方法学文章，详述了利用CODEX技术，对肿瘤微环境中的免疫调节相关蛋白进行超多重免疫标记和组织成像，实现了对8个皮肤T细胞淋巴瘤（cutaneous T cell lymphoma，简称CTCL)患者样本的56种标记物染色。

这56个标记物包含结构标记，肿瘤标记，免疫细胞标记，反应有功能的细胞的增殖状态标记和免疫调节相关标记物。下图展示了在一个组织芯片上56个标记物中的7个重要标记物的表达情况。其中，研究人员使用cytokeratin标记上皮细胞，cytokeratin标记基质层，CD31标记血管细胞，Ki-67标记细胞增殖状态，CD3标记T细胞，CD68标记巨噬细胞，Hoechst标记细胞核。


在整个56个标记物的panel中，有33个标记物用于识别T细胞，B细胞，浆细胞，NK细胞，巨噬细胞，树突细胞，郎格罕细胞，粒细胞核肥大细胞。由这56个标记物将细胞分成17种细胞类型，其中11种类型是免疫细胞。其中树突细胞和郎格罕细胞被合并称为抗原呈递细胞APCs。免疫细胞类型共分为抗原呈递细胞APCs，B细胞, CD4+ T细胞，CD8+ T细胞，粒细胞，M1巨噬细胞，M2巨噬细胞，肥大细胞，NK 细胞，浆细胞和Tregs。根据肿瘤组织中免疫细胞比例，将8个患者划分为高，中，低三个类群。并通过Voronoi图生成免疫细胞类型图谱。

由于CODEX的超多重免疫荧光解决方案可以观察到单细胞水平的蛋白表达情况。文章作者选取了8个已经获批或正在临床试验阶段的功能性免疫分子：ICOS，IDO-1，LAG-3， OX40，PD-1，PD-L1，TIM-3和VISTA。观察这些标记物在T细胞，巨噬细胞和肿瘤细胞中的表达情况。

随着肿瘤免疫治疗研究的发展，肿瘤微环境中的免疫细胞类型，免疫细胞与肿瘤细胞的空间关系的精准检测需求更加显现。CODEX超多重免疫荧光染色方案可以实现在1张组织切片上多达40种以上蛋白标记的分析，为精准的肿瘤微环境分析提供了有效的工具，帮助研究者和临床对肿瘤微环境中的组织结构，空间关系，免疫细胞类型乃至细胞社区进行单细胞水平的组织原位分析，同时可以实现自动化全片扫描。

[参考信息]
1. Phillips D, Schürch CM, Khodadoust MS, Kim YH, Nolan GP, Jiang S. Highly Multiplexed Phenotyping of Immunoregulatory Proteins in the Tumor Microenvironment by CODEX Tissue Imaging. Front Immunol. 2021 May 19;12:687673.