钦伦秀/董琼珠/傅德良等Med：揭示胰腺癌转移相关的特异免疫细胞亚群 | Cell Press对话科学家

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胰腺导管腺癌（PDAC）是胰腺癌的主要类型，约占所有胰腺癌的90%。PDAC是一种高度侵袭性的恶性肿瘤，多数患者在首诊时已属于晚期阶段，丧失手术切除等根治性治疗的机会，是导致PDAC患者生存预后不佳的重要原因之一。PDAC通常在疾病早期就存在转移倾向，常见的转移部位包括肝脏、腹膜、肺部、淋巴结等，而肝脏是PDAC最常见的远处转移器官。

肿瘤的异质性是促进癌症转移的关键因素。肿瘤微环境可以通过不同的压力选择而产生异质性，既往已有研究在单细胞水平深入分析PDAC肿瘤组织中特异性T细胞亚群以及成纤维细胞亚群的特性。PDAC的异质性是构成有效治疗的主要障碍。肿瘤的异质性同时可以重塑不同的肿瘤免疫微环境，寻找在PDAC转移过程中特定的免疫细胞亚群有助于开发更有潜力的治疗靶点和策略。

2023年8月25日，复旦大学附属华山医院董琼珠教授、钦伦秀教授、傅德良教授等课题组合作在Cell Press细胞出版社期刊Med在线发表了题为“Single-cell mapping reveals several immune subsets associated with liver metastasis of pancreatic ductal adenocarcinoma”的研究论文。该研究报道了不同阶段PDAC肿瘤微环境中与转移相关的免疫特征，发现了与转移相关的特异性的T细胞亚群及巨噬细胞亚群，有助于PDAC患者基于免疫特征分类，筛选从免疫疗法中潜在的获益人群及潜在的免疫治疗靶点。

复旦大学附属华山医院董琼珠教授、钦伦秀教授和傅德良教授以及香港大学Jason W.H. Wong教授、Fred Hutchinson癌症研究中心Bo Tu博士是该论文通讯作者。复旦大学附属华山医院张泽博士和杨峰博士、香港大学朱小强博士以及复旦大学附属闵行医院赖楠楠博士为该研究的共同第一作者。

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为了寻找PDAC微环境中与转移相关的特异性免疫细胞亚群，研究人员聚焦于单细胞水平，开发了一种多尺度的免疫分析策略，绘制了11名PDAC患者的原发性肿瘤、淋巴结以及外周血的免疫细胞图谱，通过使用质谱流式细胞术（CyTOF）进行高维度的单细胞分析，发现在PDAC具有肝转移潜能的免疫微环境中，CD103⁺PD-1⁺CD39⁺CD4⁺ T细胞的比例下降，而CD73⁺CD36⁺CD49f⁺巨噬细胞的比例上升。

多项研究表明，肿瘤中的T细胞浸润程度与癌症的进展和预后结果相关。近期，组织驻留记忆性T 细胞（TRM）表达CD103和CD39引起了广泛的关注。CD103参与细胞黏附、迁移和淋巴细胞归巢；CD39是ATP转化过程中的限速酶，可以调节T细胞的增殖和功能，既往报道CD39⁺T细胞与抗肿瘤活性相关。随后，研究人员通过肿瘤组织芯片的多重荧光免疫技术（mfIHC）分析PDAC患者原发性肿瘤、淋巴结以及正常胰腺组织中CD103⁺PD-1⁺CD39⁺CD4⁺ T细胞浸润情况，与CyTOF分析结果一致。

但是肿瘤微环境中T细胞的效应功能可能受到各种免疫过程的抑制，其中包括肿瘤相关巨噬细胞（TAM）的作用。研究者发现CD73⁺巨噬细胞与PDAC的肝转移相关。CD73，被认为是一种与腺苷代谢相关的新兴免疫检查点，参与免疫逃逸。既往研究发现CD73可通过调控M1和M2表型转化决定巨噬细胞功能。研究者发现，在CD73⁺巨噬细胞中，具有肝转移潜能PDAC中CD36⁺CD49f⁺和CD169⁺CD204⁺CD206⁺亚群水平显着升高，提示PDAC转移过程中巨噬细胞具有多样性，存在更多的分化潜能。研究人员同样使用mfIHC可视化巨噬细胞的分布情况，发现伴有肝转移的PDAC肿瘤组织中富集CD73⁺CD36⁺CD49f⁺巨噬细胞亚群。提示微环境中特定的CD4⁺ T细胞和巨噬细胞亚群在PDAC转移过程中发挥关键作用。

研究人员进一步利用已公开发表的16例PDAC患者的17个样本的scRNA-seq数据进行挖掘，深入分析PDAC中免疫细胞特征。发现相比于未发生转移的PDAC患者，转移组的原发肿瘤组织中CD103⁺PD-1⁺CD39⁺CD4⁺ T细胞比例明显降低而CD73⁺CD36⁺CD49f⁺巨噬细胞比例显著升高，进而验证了CyTOF结果。而且发现不同转移状态的PDAC患者在免疫检查点受体和配体表达水平上存在明显不同。转移性PDAC表现出HAVCR2、LGALS9和SIRPA的高表达，而非转移性PDAC表现出TNFRSF4、CD27、CD70、CTLA4和ICOS的高表达。同时，转移性PDAC中的CD103⁺PD-1⁺CD39⁺CD4⁺T细胞更容易处于耗竭状态，表现出TIGIT、LGALS9和CTLA4的高表达。值得注意的是，巨噬细胞中的CD73⁺CD36⁺CD49f⁺亚群倾向于M2状态，促进抗炎反应和免疫抑制微环境。研究还揭示了CD103⁺PD-1⁺CD4⁺T细胞和CD73⁺巨噬细胞之间的多种配体-受体相互作用，提示这两群细胞可能协同调控PDAC转移，为针对PDAC转移的靶向治疗提供了线索。

随后，研究人员通过mfIHC分析209例PDAC上述特定免疫细胞亚群与临床特征之间的相关性，同样发现在转移性PDAC肿瘤组织中CD103⁺PD-1⁺CD4⁺T细胞亚群浸润较低，而CD73⁺巨噬细胞亚群浸润较高。Kaplan-Meier分析显示，CD103⁺PD-1⁺CD4⁺T细胞比例高的PDAC患者整体生存率高于比例低的患者，而高CD73⁺巨噬细胞浸润的PDAC患者预后较差。

综上所述，该研究发现了与PDAC转移相关的特异性免疫细胞亚群，CD103⁺PD-1⁺CD4⁺T细胞与CD73⁺巨噬细胞可能参与调控转移相关免疫微环境的改造，并与PDAC患者生存预后相关。该研究绘制了PDAC转移相关免疫图谱，为精准治疗PDAC提供潜在的治疗靶点和策略。

作者专访

Cell Press细胞出版社特别邀请董琼珠研究员进行了专访，请她为大家进一步详细解读。

CellPress：

请问您为何会关注到胰腺癌的免疫微环境？

董琼珠研究员：

近年来免疫治疗在肿瘤领域取得了显著的进展，以免疫检测点（ICIs）抑制剂为代表的免疫治疗在多种肿瘤中取得了令人鼓舞的疗效并改善肿瘤患者的生存预后，如黑色素瘤、非小细胞肺癌。然而对于PDAC被认为是非免疫原性（non-immunogenic）的肿瘤类型，对于ICIs治疗不敏感。目前胰腺癌中已开展多项ICIs研究，但多数Ⅰ期和Ⅱ期的临床研究都以失败告终，未展示出对胰腺癌的临床疗效。这促使我们对于PDAC的免疫微环境状况产生好奇，我们通过绘制PDAC的免疫图谱，并分析不同阶段PDAC中特异性的免疫细胞亚群，发现在转移潜能更高的PDAC中CD73⁺巨噬细胞比例显著升高，可能是导致PDAC免疫抑制性微环境及免疫逃逸重要原因之一。为PDAC的免疫治疗筛选潜在的获益人群、解决免疫治疗原发性耐药提供可能。

CellPress：

您的研究有哪些重要的临床转化价值？

董琼珠研究员：

深入了解与PDAC转移相关的免疫微环境将有助于开发有前景和创新的治疗策略。肿瘤异质性是导致有效治疗的主要障碍之一，通过单细胞层面分析介导PDAC肿瘤免疫逃逸、探讨免疫抑制性微环境中特异性免疫细胞亚群为精准治疗提供了可能。

最近的研究发现，CD8⁺ T细胞与髓样细胞之间通过免疫检查点TIGIT和其配体PVR之间的相互作用在肿瘤中扮演重要角色。我们通过对Cell Chat对免疫检查点配体-受体进行分析，CD4⁺ T细胞中的TIGIT与CD73⁺巨噬细胞上的PVR也存在相互作用。此外，我们还发现CD73+巨噬细胞表面存在SPP1，可通过SPP1-CD44配体受体对进行CD73⁺巨噬细胞与T细胞之间的信息交流。SPP1在调节肿瘤转移和免疫抑制方面发挥关键作用，这一点已被我们的团队和其他研究得以证实。这些与转移相关免疫细胞亚群之间特定的配体-受体的相互作用为靶向治疗提供了线索，可以作为潜在抗转移的治疗靶点。

CellPress：

您的团队下一步的研究计划？

董琼珠研究员：

本研究中还存在多个问题有待解决：CD73⁺巨噬细胞不同亚群在肿瘤转移过程中分别扮演什么样的角色？比如CD36⁺CD73⁺巨噬细胞及CD44⁺CD73⁺巨噬细胞；我们已经发现CD73⁺巨噬细胞与CD103⁺PD-1⁺CD39⁺T细胞之间存在相互作用，深入探究两类免疫细胞亚群之间的相互作用机制有助于更好的理解PDAC转移相关免疫微环境，目前研究已经提示SPP1可能参与上述两类免疫细胞亚群相互作用过程，那么SPP1通过怎样的作用机制调控免疫细胞之间的相互作用以促进PDAC的转移过程？这些都是我们接下来需要解决及进一步探索的问题。

作者介绍

董琼珠 

研究员

董琼珠，博士，研究员，博士生导师，上海市卫健委消化肿瘤全周期监测与精准干预重点实验室主任，上海市优秀学术带头人。长期从事肿瘤发生发展的分子预测与机理及靶向治疗策略等研究，荣获中国抗癌协会科技奖一等奖。主持国家重点研发计划、国家自然科学基金等各级课题十余项。通讯/一作在Gut、Hepatology、Signal Transduct Target Ther、Cancer Res等学术期刊发表SCI论文50余篇（IF>10分21篇），单篇平均IF>10。其中4篇代表性论文被web of science列为高被引论文。担任Cancers、Front Oncol、Biomed Res Int等SCI杂志Guest Editor、J ClinTranslHepatol、Curr Gene Ther、Sci Rep等SCI杂志编委。中国抗癌协会肿瘤转移专业委员会常委、中国抗癌协会肿瘤代谢专业委员会委员、中国抗癌协会肿瘤精准治疗专业委员会委员、中国生物物理学会微量元素专业委员会委员、上海市医学会肿瘤靶分子委员会委员。获授权专利6项，申请专利2项。副主编专著1本、参译学术著作1部。

钦伦秀 

教授

钦伦秀，主任医师、教授，博士生导师。复旦大学附属华山医院副院长，复旦大学肿瘤转移研究所所长。国家杰青获得者、973首席科学家、长江学者特聘教授、教育部创新团队带头人、国家级重点学科和临床重点专科带头人。中国抗癌协会肿瘤精准治疗专委会前任主任委员，中华医学会外科分会委员，肝脏外科学组委员，中国研究型医院协会消化外科分会副会长，中国老年医学会肿瘤分会副会长。主持国家自然基金重大、重点及科技部重大专项等项目。在Cancer Cell、Cell Metab等发表SCI论文200余篇，连续五年入选中国高被引学者榜单。获专利14项。主编专著5本、主译1本、副主编3本。第一完成人获国家自然科学二等奖1项、省部级一等奖2项、二等奖1项。

相关论文信息

论文原文刊载于CellPress细胞出版社旗下期刊Med上，点击“阅读原文”查看论文

▌论文标题：

Single-cell mapping reveals several immune subsets associated with liver metastasis of pancreatic ductal adenocarcinoma

▌论文网址：

https://www.cell.com/med/fulltext/S2666-6340(23)00233-7

▌DOI：

https://doi.org/10.1016/j.medj.2023.07.010

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