文献解读：食管癌的单细胞转录景观及其对新辅助化疗的调控
2023-03-28 来源:本站 点击次数:884
导语
免疫检查点阻断最近被证明对食管腺癌（EAC）患者亚群有效，但对EAC免疫微环境知之甚少。通过单细胞测序的分析揭示了10个主要细胞亚群。化疗前，肿瘤被T调节细胞和耗尽的效应T细胞大量浸润，而浆细胞样树突状细胞显著扩张。还观察到两种主要的癌相关成纤维细胞群，而内皮细胞群受到抑制。化疗后的病理缓解与免疫异常的广泛逆转、成纤维细胞转变和内皮细胞的增加相关，而耐药上皮干细胞群与不良反应相关。这些发现揭示了当前免疫疗法的基础和限制反应的特征，并确定了一系列靶向治疗的新机会。
方法
检测了8名患者，未接受治疗的患者（n= 4），接受过新辅助化疗（n = 4)，癌旁组织(1例未接受治疗，1例化疗后治疗)，共10个样本进行单细胞RNAseq
结论
发现食管腺癌复杂的局部微环境的发展，该微环境驱动强大的T细胞免疫反应，其效力受到效应细胞耗竭和调节亚群扩张的限制。这与浆细胞样树突状细胞和癌相关成纤维细胞的扩张有关，而内皮细胞受到明显抑制。有效的新辅助化疗可以通过抑制T调节池、纠正树突状细胞亚群、转化成纤维细胞群和扩张内皮细胞亚群来逆转这些变化。这导致了功能失调前效应T细胞的发育和强大的B细胞扩增。这些发现可能有助于指导EAC患者引入新的免疫治疗方法。
实验思路图
研究结果
1. 食管癌微环境包括多种细胞亚型，新辅助化疗产生反应不同的调节
共52,387细胞，分10 种细胞亚群：T细胞、自然杀伤细胞、B细胞、浆母细胞、髓系细胞、肥大细胞、成纤维细胞、肌成纤维细胞、内皮细胞和上皮细胞以及少量循环淋巴细胞。与正常组织相比，肿瘤组织中T细胞和循环淋巴细胞的比例增加，但内皮细胞的比例不足。新辅助化疗治疗后NK和增殖T细胞的比例减少，而B细胞、内皮细胞和成纤维细胞的数量增加。
2. 新辅助化疗减少了调节T细胞，增加了 效应T的比例
25,588个T细胞无监督聚类鉴定出15个不同的群体，其中5个为CD4+，7个为CD8+，3个代表T reg。组织中很少存在naïve T细胞，效应反应占优势。表达CXCL13的CD8+ T亚群被认为是许多肿瘤中衰竭的一个特征，数量增加并与化疗反应不良相关。未化疗肿瘤组织内CD4：CD8比值为1.1，NACT后下降至0.65。化疗显著降低了肿瘤内T调节细胞的比例，CD4+效应细胞：CD4+调节细胞的比例从1.6增加到3.4增加了2倍以上（p = 0.029），而CD8+：Treg比值从4增加到6.5（p=0.057）
3. 肿瘤中cDC与pDC的比例明显降低，但在新辅助化疗后增加
2855个髓系细胞细分为9个细胞群，包括3个DC和2个巨噬细胞，3个单核细胞和一个中性粒细胞。肿瘤组织中DC细胞的相对分布发生了明显的改变。特别是pDC明显增加，而cDC被抑制，化疗后得到显著修正。在NACT，髓系亚群和病理反应的程度之间没有发现其他的关联。
4. 肿瘤组织中浆母细胞数量增加，但在化疗的有效反应后被抑制
7677个B细胞细分鉴定出9个B细胞亚群，其中包括1个幼稚细胞、2个记忆亚群、4个转换记忆亚群以及2个浆母细胞群。肿瘤组织中以S100A10表达为特征的转换记忆B细胞减少，而浆母细胞数量增加。一个值得注意的特征是，DNAJB1+切换记忆B亚群在化疗后表现出显著的转录差异，表明其具有深刻的细胞可塑性。
5. 两种重要的肿瘤相关纤维细胞存在食管癌中，并被新辅助化疗抑制
4751个细胞中鉴定出7个不同的成纤维细胞亚群，这些细胞在组织样本和化疗之间有相当大的差异，各自表达不同的marker基因。以COL1A2和IER2高平表达为特征的两个成纤维细胞亚群在肿瘤微环境中显著增加，而在邻近的正常食管组织中几乎完全缺失。尽管它们的存在与病理反应较差相关，但化疗后这些症状有所减少。化疗暴露后，两个群体均表现出显著的转录差异，而MFAP5高表达的成纤维细胞在肿瘤与正常比较中表现出最高的转录差异。相比之下，其余5个成纤维细胞群体包括肌成纤维细胞，在肿瘤组织中减少，但在化疗后增加。
6. 上皮细胞是少数群体，化疗后干细胞祖细胞的选择性存活确定了一系列潜在的治疗靶点
390个上皮细胞上无监督聚类鉴定出6个簇，其中4个在肿瘤中富集，可能由原发肿瘤群体主导。研究发现，S100钙结合蛋白家族的潜在重要性在肿瘤富集上皮细胞亚群中进一步发现，S100A2高表达，化疗后增加，其表达与不良反应相关。这些细胞表达KRT15和COL17A1，这是食管上皮干细胞的标记物，其相对的化疗耐药性显著，这表明它们可能在疾病复发中发挥潜在作用。
7. 食管癌TME中的内皮细胞结构及其对化疗的调节
在肿瘤微环境中，内皮细胞的总体比例显著减少。2654个细胞无监督聚类鉴定了6个内皮细胞亚群，包括不同的小动脉、毛细血管、小静脉和淋巴型内皮细胞群。肿瘤组织与正常组织相对比例相当，包括优势毛细血管、小动脉、毛细血管后小静脉和淋巴管。在大的毛细血管后小静脉簇中观察到高水平的HLAII类表达，表明存在免疫监测角色由于非典型趋化因子受体ACKR1的表达，其最大的内皮细胞数量在化疗后显著增加。
参考文献：
REF：Croft Wayne,Evans Richard P T,Pearce Hayden et al. The single cell transcriptional landscape of esophageal adenocarcinoma and its modulation by neoadjuvant chemotherapy.[J] .Mol Cancer, 2022, 21: 200.