國外專家發現隱藏在腫瘤中的免疫細胞樞紐

人體內的腫瘤就像戰爭中的城市，到處都是癌細胞、免疫細胞、血管、信號分子和周圍組織。對這些玩家的簡單普查將提供有關他們戰斗的一些基本信息，但不會告訴您他們的組織或策略。

一組研究人員對這個組織有了新的認識。他們發現一些人類結直腸腫瘤中的免疫細胞聚集在一起，就像士兵在編隊動員一樣。通過使用單細胞分析和成像技術的獨特組合，以及新開發的數據分析方法，科學家們發現了以前在腫瘤中未觀察到的細胞空間組織水平。

發表在Cell 上的研究結果指出，某些類型的結直腸腫瘤中相互作用的免疫細胞網絡往往更容易被免疫系統“發現”。這表明，含有這些中樞的癌癥可能更可能對稱為免疫療法的抗癌藥物產生反應，這種藥物會刺激免疫系統殺死癌細胞。來自麻省理工學院和哈佛大學布羅德研究所、麻省理工學院麻省總醫院、布萊根婦女醫院和哈佛醫學院恒大免疫疾病中心、以及丹娜—法伯癌癥研究所的科學家們表示，這項研究可以闡明如何使其他腫瘤對此類治療更敏感。

“通過分析腫瘤中每個細胞的活動，我們能夠傾聽細胞之間的對話，并辨別出一個我們以前看不見的組織，”該研究的共同資深作者、聯合主任 Nir Hacohen 說。布羅德研究所細胞電路項目的成員，麻省總醫院癌癥免疫學中心主任，哈佛醫學院教授。其他共同資深作者是布羅德研究所成員安娜安德森，哈佛醫學院副教授，布萊根婦女醫院科學家，恒大免疫疾病中心核心教員；Aviv Regev，研究開始時他是 Broad 的核心研究所成員；和 Orit Rozenblatt-Rosen，他在研究期間是 Broad 的 Klarman 細胞天文臺的單細胞基因組學高級主管。

具有不同免疫反應的腫瘤

在遺傳和分子水平上，結直腸癌可分為兩種類型。錯配修復缺陷 (MMRd) 腫瘤不能正確修復細胞分裂時發生的 DNA 錯誤，導致癌細胞中突變的積累。這些腫瘤通常對新的免疫療法有反應。另一方面，錯配修復熟練 (MMRp) 腫瘤不會積累足夠多的突變，并且對現有免疫療法的反應也不佳。

“像腫瘤這樣的復雜系統，需要一個具有不同專業知識的研究人員網絡來應對研究其細胞組織的挑戰，”安德森說。“與跨多個機構的協作團隊合作使我們能夠進行這項獨特的研究，并對免疫細胞在腫瘤中的組織方式有了新的認識。”此前，研究人員曾使用此類數據將細胞聚類成離散的類別，然后描述每種細胞類型的基因表達模式。

然而，Hacohen、Regev、Pelka、Hofree 和 Chen 開發了一套新的數據分析方法來研究更細微的基因活動程序，以及不同細胞中的程序如何相互連接和協調。使用這些新的分析工具，該團隊發現特定的基因程序和細胞類型僅存在于對免疫療法更敏感的 MMRd 腫瘤中。此外，只有某些 MMRd 腫瘤亞群顯示出與抗腫瘤免疫相關的細胞活性和基因程序。

免疫活動的樞紐

科學家們在不同的細胞類型中，尋找相互協調的基因程序——當一個基因程序的表達上升或下降時，另一個程序也會隨之改變。“我們意識到，了解腫瘤的各個部分和細胞類型并不能告訴我們整個故事，”Pelka 說。“我們需要了解每個細胞在做什么，以及細胞如何相互協作以完成它們的任務。”

分析表明，惡性腫瘤細胞和兩種類型的免疫細胞——T 細胞和骨髓細胞，很可能相互作用并開啟特定的基因程序。為了了解表達這些基因程序的細胞如何在腫瘤內組織，該團隊在顯微鏡下分析了來自患者的腫瘤樣本，重點關注 T 細胞與協調基因程序和癌細胞之間的相互作用。