4月1日，上海交通大學(xué)醫(yī)學(xué)院上海市免疫學(xué)研究所蘇冰教授團(tuán)隊(duì)和葉幼瓊研究員團(tuán)隊(duì)在Nature Communications上發(fā)表題為Single-cell and spatial analysis reveal interaction of FAP+ fibroblasts and SPP1+ macrophages in colorectal cancer的研究論文。該研究運(yùn)用單細(xì)胞多組學(xué)、空間轉(zhuǎn)錄組測(cè)序及免疫熒光成像等手段解析結(jié)直腸癌的腫瘤微環(huán)境，發(fā)現(xiàn)FAP+ fibroblasts and SPP1+macrophages在結(jié)直腸癌中顯著浸潤并和不良預(yù)后及腫瘤免疫治療耐受相關(guān)；同時(shí)在腫瘤邊界區(qū)域附近，發(fā)現(xiàn)二者互作形成“墻壁”樣細(xì)胞外基質(zhì)屏障阻滯細(xì)胞毒性T淋巴細(xì)胞（CTL）使其無法浸潤腫瘤核心，從而提出腫瘤免疫治療耐受的新機(jī)制；該成果也為針對(duì)腫瘤邊界的新型靶向治療提供新策略。
結(jié)直腸癌（Colorectal cancer，CRC）是最常見的惡性腫瘤之一，具有易轉(zhuǎn)移、復(fù)發(fā)的特性，且缺乏除手術(shù)外更為有效的治療手段。免疫檢查點(diǎn)阻斷（Immune checkpoint blockade，ICB）療法的發(fā)展革命性地改變了腫瘤治療模式，研究者逐漸關(guān)注通過靶向腫瘤以外的細(xì)胞來治療腫瘤，然而ICB療法的總體有效率仍較低。在結(jié)直腸癌治療中免疫治療的臨床實(shí)驗(yàn)也在逐步開展，然而ICB療法只對(duì)少數(shù)具有腫瘤微衛(wèi)星不穩(wěn)定（MSI-high）的病人有一定效果，治療的局限性限制了該領(lǐng)域的發(fā)展。如何增強(qiáng)ICB療法的抗腫瘤活性從而提高病人生存周期和生存率，是目前腫瘤臨床治療亟需解決的重要問題。腫瘤微環(huán)境異質(zhì)性及介導(dǎo)的免疫抑制是決定腫瘤免疫治療效果的關(guān)鍵因素之一，是限制腫瘤免疫基礎(chǔ)研究和轉(zhuǎn)化應(yīng)用研究的瓶頸問題。
在本項(xiàng)研究中，研究團(tuán)隊(duì)利用單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組測(cè)序方法發(fā)現(xiàn)與癌旁組織相比，結(jié)直腸癌組織特異性富集FAP+ fibroblasts及SPP1+macrophages，并通過CIBERSORTx對(duì)多個(gè)結(jié)腸癌數(shù)據(jù)集分析發(fā)現(xiàn)這兩種細(xì)胞浸潤程度高度相關(guān)。團(tuán)隊(duì)進(jìn)一步使用空間轉(zhuǎn)錄組發(fā)現(xiàn)存在同時(shí)表達(dá)這兩種細(xì)胞特征基因的聚類，這一聚類的空間位置和細(xì)胞外基質(zhì)的形成高度相關(guān)，提示FAP+ fibroblasts和SPP1+ macrophages在腸癌中的空間定位上也接近，并圍繞腫瘤中心形成“墻壁”樣的腫瘤邊界。
圖1.項(xiàng)目分析流程
進(jìn)一步通過細(xì)胞互作分析手段揭示了這兩群細(xì)胞可能通過RARRES2/CMKLR1的互作發(fā)揮調(diào)節(jié)作用，并且與健康人血漿相比，RARRES2編碼的Chemerin蛋白在結(jié)直腸癌患者血漿里顯示更高的表達(dá)水平，提示其可以作為結(jié)直腸癌的診斷標(biāo)志物。同時(shí)，SPP1+macrophages可通過編碼TGFB1、IL1A和IL1B等基因來調(diào)節(jié)FAP+ fibroblasts產(chǎn)生細(xì)胞外基質(zhì)的能力，從而促進(jìn)腫瘤纖維化“墻壁”樣結(jié)構(gòu)的產(chǎn)生，以此產(chǎn)生免疫“排斥型”微環(huán)境。此外，高浸潤FAP+ fibroblasts或者SPP1+ macrophages的腸癌病人淋巴細(xì)胞的浸潤比率最低，同時(shí)無進(jìn)展生存期明顯低于對(duì)照組。鑒于此亞群分別特異表達(dá)FAP和SPP1，在anti-PD-L1的免疫治療RNA-seq數(shù)據(jù)集中團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)高表達(dá)這兩個(gè)蛋白的患者對(duì)PD-L1治療的響應(yīng)率也更低。因此本項(xiàng)研究通過所述細(xì)胞特征及細(xì)胞互作模式，可有效針對(duì)臨床結(jié)直腸癌CRC進(jìn)行診治、預(yù)防及預(yù)后生存率評(píng)估。
圖2.模式圖
這一研究闡釋了結(jié)直腸癌“冷”腫瘤特性，提出間質(zhì)細(xì)胞與巨噬細(xì)胞可能形成的墻壁樣結(jié)構(gòu)是阻滯T細(xì)胞浸潤的關(guān)鍵。這一研究成果對(duì)指導(dǎo)免疫治療不敏感的結(jié)直腸腫瘤用藥具有指導(dǎo)意義，且靶向間質(zhì)與巨噬細(xì)胞互作形成的墻壁樣結(jié)構(gòu)在臨床上具有廣泛的適用性。
上海交通大學(xué)醫(yī)學(xué)院上海市免疫學(xué)研究所博士齊晶晶為本論文的獨(dú)立第一作者，上海市免疫學(xué)研究所蘇冰教授和葉幼瓊研究員為該文的共同通訊作者。該研究得到上海市免疫學(xué)研究所的孫宏翔博士、陳磊研究員團(tuán)隊(duì)及測(cè)序平臺(tái)大力幫助。該研究還得到了來自包括新加坡免疫學(xué)聯(lián)網(wǎng)的Florent Ginhoux教授、美國TexasA&M大學(xué)韓冷教授，瑞金醫(yī)院消化科鄒多武主任、王正廷副主任醫(yī)師、仁濟(jì)醫(yī)院膽胰外科劉穎斌主任、中國科技大學(xué)劉連新教授等在內(nèi)的多方合作與鼎力支持。該工作得到了國家自然科學(xué)基金、上海市科學(xué)技術(shù)委員會(huì)先導(dǎo)項(xiàng)目的支持。
