既往研究發(fā)現(xiàn),EGFR突變型肺腺癌(EGFR-LUAD)的PD-L1表達和腫瘤突變負荷(TMB)都較低,免疫治療療效不佳。而針對該疾病的免疫微環(huán)境(TME)尚不清楚,這都為EGFR-LUAD的治療增加了難度。
本期,小編為您帶來一篇廣東省人民醫(yī)院肺癌研究所周清教授(通訊作者)和楊蕾博士(第一作者)在Journal for ImmunoTherapy of Cancer雜志(IF=13.751)上發(fā)表的文章,題目為“Single-cell transcriptome analysis revealed a suppressive tumor immune microenvironment in EGFR mutant lung adenocarcinoma”。該文章從細胞成分和功能的角度來揭示EGFR突變型肺腺癌的特異性腫瘤微環(huán)境(TME),為該疾病的免疫治療策略提供了新的思路。
烈冰生物參與了本次單細胞測序?qū)嶒灪蛿?shù)據(jù)分析工作,下面請跟隨小編的步伐,來看看這篇文章的研究思路和結(jié)果分析吧~
樣本信息
①8名患者的9個LUAD腫瘤樣本
EGFR突變(EFGR+):EGFR未突變(EFGR-)=5:4
其中EGFR-樣本共獲得18704個細胞,EGFR+獲得了22095個細胞。
②公共數(shù)據(jù)庫多原發(fā)性肺腺癌新輔助免疫治療后樣本(n=3)數(shù)據(jù)的聯(lián)合分析
主要分析方法
細胞聚類分析,差異基因表達分析,擬時序分析,細胞通訊分析,GO Pathway分析,多重?zé)晒饷庖呓M化(mIHC)等
單細胞捕獲平臺
BD Rhapsody
研究結(jié)果解析
基于NovelBrain生信分析平臺的分析,將獲得的40,799個單細胞確定為8種主要的細胞類型:上皮細胞、成纖維細胞、內(nèi)皮細胞、單核細胞、T/自然殺傷(NK)細胞、中性粒細胞、B/漿細胞和肥大細胞。此外,細胞注釋和占比統(tǒng)計發(fā)現(xiàn),EGFR突變型和野生型樣本的細胞類型占比存在顯著的差異,其中T/NK細胞在兩類腫瘤中的數(shù)量和占比相似,EGFR+樣本中存在更多的單核細胞、肥大細胞和內(nèi)皮細胞,而EGFR-組的中性粒細胞和成纖維細胞比例更高。
針對上皮細胞,采用sub-Cluster分析將9067個上皮細胞分為13個亞群,進一步采用inferCNV分析將其分為惡性上皮和非惡性上皮兩類,而差異基因表達分析發(fā)現(xiàn),CCL18, CXCL1和CXCL3在EGFR+組的惡性上皮細胞中表達水平更高,可能參與巨噬細胞分化和招募Treg細胞;IL-7和IL-8等基因在EGFR-組的表達相對更高,說明相較于EGFR+組,EGFR-的惡性上皮可能更容易促進CD8+T細胞增殖。
此外,研究團隊為了驗證上皮細胞對于免疫治療產(chǎn)生的影響,下載了公共數(shù)據(jù)集中免疫治療后的單細胞測序樣本數(shù)據(jù),針對數(shù)據(jù)的聯(lián)合分析發(fā)現(xiàn),EGFR+組的上皮細胞與免疫治療無效樣本的上皮特征相似,而EGFR -組與治療有效樣本的上皮特征相似,即EGFR+肺腺癌可能對免疫治療的反應(yīng)較差。進一步的上皮細胞擬時序分析表明,EGFR的突變導(dǎo)致了正常上皮細胞分化差異,而beam分析表明,EGFR+組的惡性上皮具有更多與代謝途徑相關(guān)的基因(如糖酵解、氨基酸代謝等),可能抑制了CD8+ T在內(nèi)的T細胞和其他免疫細胞的功能。
對T細胞的細分發(fā)現(xiàn),CD8+組織駐留記憶細胞(CD8+ TRM)和CD8+增殖T細胞(CD8+cycling T)主要存在于EGFR-組中,且檢測到CXCL13基因(參與促進三級淋巴結(jié)構(gòu)生成)的表達,而EGFR+組中基本沒有表達,說明EGFR+組缺乏CD8+TRM且無法分泌CXCL13促進三級淋巴結(jié)構(gòu)的生成。此外,差異基因表達分析還發(fā)現(xiàn)多種免疫檢查點(PDCD1、TNFRSF9和ICOS等)在EGFR-組的表達,而EGFR+組中很少但高表達一些免疫抑制因子(CCL4、IL-1β等),以上分析結(jié)果也得到了mIHC的驗證,說明EGFR突變肺腺癌更難形成對免疫治療有利的免疫微環(huán)境。
此外,研究團隊發(fā)現(xiàn)CCL2、CCL13、GDF15和CXCL17高表達于EGFR+組中,這些細胞因子多與抑制免疫的微環(huán)境相關(guān)。相比之下,EGFR-組中的腫瘤相關(guān)巨噬細胞(TAM)可能通過表達CXCL9來招募TRM細胞增強腫瘤浸潤效果。進一步的細胞通訊分析發(fā)現(xiàn),巨噬細胞是整個細胞通訊網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵環(huán)節(jié),其中CHIT1_TAM亞群可能在EGFR-組的腫瘤微環(huán)境中具有很強的調(diào)節(jié)能力,以直接和間接地介導(dǎo)TRM的激活和駐留,而在EGFR+肺腺癌中缺失相關(guān)的TAMs。相似的,EGFR+組也缺失相關(guān)CAF,無法誘導(dǎo)CD8+ T細胞轉(zhuǎn)化為CD8+ TRM細胞,即EGFR突變肺腺癌因缺失TAM和CAF,導(dǎo)致無法招募、駐留和擴展CD8+TRM細胞,進而無法形成三級淋巴結(jié)構(gòu)。
最后,基于CD8+ TRM的重要性,研究團隊采用細胞通訊分析發(fā)現(xiàn),CD8+ TRM與成纖維細胞和CHIT1_TAM等細胞存在相互作用,如成纖維細胞通過TGFB2-TGFBR2 和 TGFB3-TGFBR3 配受體的結(jié)合,促進了CD8+ T轉(zhuǎn)化為CD8+TRM細胞。此外,與EGFR野生型肺腺癌相比,EGFR突變型腫瘤的T細胞和其他細胞類型之間的多種免疫檢查點相關(guān)互作通訊顯著減少(如PD-1和PD-L1),而缺乏CD8+ TRM很可能是導(dǎo)致其形成腫瘤免疫抑制型微環(huán)境的關(guān)鍵因素。
全文總結(jié)
研究團隊利用單細胞測序聯(lián)合公共數(shù)據(jù)分析、多重?zé)晒饷庖呓M化驗證等方法,探索了單細胞水平上EGFR突變肺腺癌的免疫微環(huán)境景觀:多種細胞成分可能通過影響CD8+ TRM抑制了EGFR突變LUAD的特異性腫瘤微環(huán)境,即CD8+TRM的缺陷可能是EGFR突變型LUAD抑制性TME的關(guān)鍵因素。這也為EGFR突變肺腺癌的聯(lián)合免疫治療提供了新的思路。
原文鏈接:
http://dx.doi.org/10. 1136/jitc-2021-003534