scRNA-seq探究肿瘤免疫光环下的隐秘角落

文章展示

近些年，肿瘤免疫治疗发展火热，被人们寄予厚望，然而，评价一种疗法除了看疗效，还要看副作用。以药物开发经常使用的指标IC50（半抑制浓度）为例，人们更希望以很小的剂量就达到治疗的效果，往往大的剂量意味着更多的副作用。那么，免疫治疗是否真像看上去那么完美？2020年6月25日哈佛大学Kai W. Wucherpfennig和Michael Dougan研究组的文章Molecular Pathways of Colon Inflammation Induced by Cancer Immunotherapy在Cell杂志上发表，研究者通过运用单细胞RNA测序（scRNA-seq）和流式细胞技术（flow cytometry）直接分析了近期采用免疫疗法的黑色素瘤病人的肠道活体样本，深入解析了诱发+CPI colitis的细胞和分子通路并预测了潜在的治疗靶点。

研究路线

重要结果

1.纳入免疫检查点抑制剂（CPI）治疗后发生和未发生结肠炎的患者以及健康对照，用单细胞技术分析结肠组织样本中的免疫细胞。热图显示CD45+scRNA序列数据集中不同亚群的差异表达基因（图1）。少数非免疫球蛋白可变基因对血浆B细胞有显著影响。

图1CD45+scRNA序列数据集中不同亚群的差异表达基因

图2在暴露于不同CPI药物的结肠炎患者中观察到类似的T细胞亚群变化，包括ipilimumab单药治疗（患者C2），ipilimumab和nivolumab联合治疗（患者C3），以及序贯pembrolizumab和ipilimumab（患者C1）

2. 发生结肠炎的患者中，CD8+组织驻留记忆T细胞分化产生大量细胞毒性效应T细胞，可以解释为何CPI能很快诱发结肠炎。CD8+T细胞区室的整体组织显示+CPI结肠炎患者和两个对照组之间的显着差异：亚群7（细胞毒性效应物）和8（循环T细胞，MKI67+）几乎不包括+CPI结肠炎患者（图3~5）。

图3患者组中CD8 T细胞亚群的分布

图4每个患者的8个亚群中CD8T细胞的分布，CT，对照；NC，无结肠炎；C，结肠炎。

图5患者组间细胞亚群频率表征的量化

3. CTLA-4+调节性T细胞也增多并持续存在，提示结肠炎不是这些细胞缺失引起的。

图6用FoxP3+CD4+Treg细胞（每组6-10名受试者）定量检测CTLA-4的表达

4.鉴定出髓系细胞和T细胞中高表达的若干细胞因子、趋化因子和表面受体，或能作为结肠炎和其他CPI相关炎症的治疗靶点。

图7与对照组相比，+CPI结肠炎患者的T细胞中趋化因子受体基因CXCR3和CXCR6上调

小结

综上所述，该研究首次从单细胞水平详细探讨了肠道样本中不同免疫细胞因免疫治疗引起变化的机制，发现了毒性CD8+ T细胞，增殖CD8+ T细胞以及CD4+ Treg细胞在+CPI colitis样本中的富集，并且基于TCR序列信息验证了+CPI colitis特异性以及CD8+ T细胞大部分来源于CD8+ Trm细胞，最后通过对不同细胞因子的分析识别出了潜在的因免疫检测点阻断诱发的肠炎或其他irAEs的治疗靶点。

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