HCC微环境中肿瘤免疫屏障对免疫治疗疗效的影响介绍
2024-06-07 来源:本站 点击次数:1116
期刊：Journal of Hepatology
影响因子：30.083
主要技术：scRNA-seq，ST，免疫组化
导语
肝细胞癌(HCC)是肝癌中最常见的组织学亚型，也是导致癌症相关死亡的第三大原因。免疫检查点阻断(ICB)治疗的革命性进展，如抗PD-1/L1和抗CTLA4抗体，延长了多种癌症患者的生存期。以前的大多数研究都集中在不同细胞成分在TME中与免疫疗法疗效相关的作用。但是TIB的具体结构TME及其在免疫疗法疗效中的作用在很大程度上仍是未知的。
主要技术
scRNA-seq，ST，免疫组化
研究结果
1.空间转录组测序揭示了与免疫治疗效果相关的TIB微环境结构
对8名抗PD-1治疗的HCC患者的肿瘤切片（无应答者，n=5；应答者，n=3）和相邻正常组织切片（n=3）进行了空间转录组测序（10x Genomics）。基于无偏聚类和spots特征，将肿瘤spots分为肝细胞、免疫/成纤维细胞、肌成纤维细胞/周细胞、SPP1+巨噬细胞/CAFs，以及恶性肝细胞。由于无法区分CAFs和SPP1+巨噬细胞，表明这两种细胞类型之间存在物理相互作用。作者发现，肿瘤细胞周围的SPP1+巨噬细胞/CAF簇在ICB非应答者中形成了TIB结构，但在应答者中却没有这种结构。SPP1+巨噬细胞/CAF的spots在肿瘤中特异性富集，ICB治疗无应答者的比例高于应答者（图1H-I）。此外，多重免疫组化（mIHC）结果表明这两种细胞类型之间的潜在串扰有助于与免疫治疗功效相关的TIB结构的形成。
2.ICB反应不敏感的肝癌患者癌旁正常组织和肿瘤组织的单细胞转录图谱
为了更好地了解ICB无应答者中TIB的细胞组成，作者对从6个ICB无响应患者的肝癌肿瘤和相邻正常组织进行了scRNA-seq。通过整合12个样本的所有细胞进行聚类分析，并定义主要细胞类型，定义出了六种主要细胞类型（图2A）。值得注意的是，髓系细胞和成纤维细胞的比例在肿瘤中显著增加（图2B）。肿瘤和邻近正常组织之间浸润细胞类型的差异表明，TME的动态重构在无响应的HCC患者中起着重要作用。
3.SPP1+巨噬细胞在肿瘤组织中显著富集，CAFs和SPP1+巨噬细胞之间与TIB结构形成相关
为了进一步探索具有TIB结构的ICB非应答者中髓系细胞的异质性，作者12个样本中髓系细胞为12个亚型，发现SPP1+巨噬细胞作为一个独立的亚型存在，并可能在TME中发挥重要作用（图3A）。通过比较髓系亚型在肿瘤和正常组织之间的比例，发现SPP1+巨噬细胞的百分比在肿瘤中显著增加（图3B）。流式分析显示，肿瘤组织中的SPP1+巨噬细胞浸润在无应答者中显著高于应答者（图3C）；接下来使用mIHC染色证实了CD68和SPP1蛋白共定位的SPP1+巨噬细胞在HCC肿瘤中富集（图3D）。
4.CTIB结构干扰肿瘤细胞与免疫细胞的相互作用限制对免疫治疗的反应
另一种TIB成分CAFs的细胞组成，作者将肿瘤和邻近正常组织的scRNA-seq数据集中的成纤维细胞亚分类为四种亚型（图4A），并研究了相邻正常组织和肿瘤组织之间成纤维细胞亚型的变化，发现CAFs在肿瘤组织中主要富集。接着，作者将scRNA-seq数据集结合空间转录组数据集进行分析，发现SPP1+巨噬细胞和CAFs之间配体-靶点相互作用的靶基因极有可能属于细胞因子-细胞因子-受体相互作用、ECM途径、TNF信号通路和IL-17信号通路。通过研究，发现SPP1+巨噬细胞和CAFs紧密位于TIB中，并通过相关配体受体相互作用，促进TIB结构的形成。
5.靶向SPP1破坏TIB结构，使HCC对免疫治疗敏感
SPP1是一种分泌型糖磷蛋白，其表达与HCC的免疫抑制微环境密切相关，因此敲除SPP1可以消除CAFs对免疫微环境的抑制作用，从而使杀伤性T细胞浸润肿瘤核心。为了验证这个想法，研究用(Spp1f/f;Lyz2-Cre)小鼠建立了肿瘤模型，与Spp1f/f小鼠相比，抗pd-1治疗Lyz2-Cre小鼠肿瘤生长速度明显下降，治疗效果较好（图6A）。流式细胞术分析显示，抗PD - 1治疗显著增加了肿瘤浸润CD8+ T细胞（图6B）和Granzyme B+ CD8+ T细胞在肿瘤区的数量（图6C）。mIHC染色结果验证了抗PD-1治疗的Spp1f/f；Lyz2-Cre小鼠的肿瘤区CD8+ T细胞的Granzyme B染色强度显著高于其他各组（图6D），此外，在Hepa 1 - 6肝癌模型中检测了抗SPP1和抗PD - 1联合治疗的效果。与在SPP1条件性敲除小鼠中的结果相似，在Hepa1 - 6荷瘤的免疫正常小鼠中，联合使用抗SPP1和抗 PD - 1治疗诱导了肿瘤生长的减少，与单独使用每种治疗相比显著提高了反应率（图6F）。抗SPP1和抗PD - 1联合治疗也显著增加了肿瘤区域Granzyme B+ CD8+ T细胞的数量（图6G-H）
结语
本研究中，作者通过整合单细胞和空间多组学数据，以确定和表征HCC TME中与免疫治疗疗效相关的TIB结构，揭示SPP1+巨噬细胞是一种潜在的HCC临床治疗靶点。阻断该靶点会破坏TIB结构，使HCC对免疫治疗敏感。这些结果为寻找更有效的 HCC 疗法提供了一个关键步骤，为HCC患者的精准医疗提供了新的思路。
参考文献：
Liu Y, Xun Z, Ma K, Liang S, Li X, Zhou S, Sun L, Liu Y, Du Y, Guo X, Cui T, Zhou H, Wang J, Yin D, Song R, Zhang S, Cai W, Meng F, Guo H, Zhang B, Yang D, Bao R, Hu Q, Wang J, Ye Y, Liu L. Identification of a tumour immune barrier in the HCC microenvironment that determines the efficacy of immunotherapy. J Hepatol. 2023 Apr;78(4):770-782. doi: 10.1016/j.jhep.2023.01.011. Epub 2023 Jan 26. PMID: 36708811.