細胞技術在腫瘤微環境、免疫治療領域的進展和應用

腫瘤微環境 具有高度異質性，深入理解腫瘤微環境特別是腫瘤浸潤免疫細胞的特征，對探究腫瘤發生發展和免疫療法的關鍵調控分子至關重要。近年來，單細胞轉錄組技術成為解析腫瘤微環境的有力武器，在相關研究中取得了一系列突破進展，包括揭示腫瘤浸潤免疫細胞的異質性、動態變化關系以及這些免疫細胞在不同腫瘤免疫治療中的潛在功能。

近日，北京大學生物醫學前沿創新中心 （BIOPIC） 張澤民 教授受邀在免疫學頂級綜述期刊 Annual Reviews of Immunology 上發表了題為： Insights Gained from Single-Cell Analysis of Immune Cells in the Tumor Microenvironment 的綜述文章。

該綜述 系統總結了單細胞轉錄組技術在解析腫瘤微環境，包括浸潤T細胞和髓系免疫細胞新特性的最近研究進展，以及其在揭示腫瘤免疫治療機制上的應用和潛力，并對這一領域當前尚未解決的問題進行了展望 。

該工作首先對單細胞轉錄組技術進行了總結，探討了基于全長轉錄組SMART-seq2和基于微液滴5'或3'端RNA測序研究腫瘤微環境的優缺點，指出了單細胞轉錄組技術的快速發展對罕見免疫細胞類群的發現和復雜腫瘤微環境認知的推動作用。

隨后，結合課題組在肝癌、肺癌和結直腸癌浸潤T細胞的早期研究，該工作對近期國內外從單細胞轉錄組水平解析其他癌種包括黑色素瘤、乳腺癌、頭頸癌等，浸潤免疫細胞的最新研究進行了比較和總結。特別地，該工作總結了基于單細胞轉錄組數據，利用整合TCR信息 （STARTRAC） 、線粒體基因突變信息、RNA轉錄本動態變化 （velocity） 等開發的分析方法，在T細胞譜系追蹤和動態變化刻畫中的貢獻，重點探討了多項研究中保守存在的CD8耗竭T細胞 （exhausted T cell） 和調節性T細胞 （Treg） 的特征和不同來源途徑，強調了CD4 輔助性T細胞 （Th cell） 在腫瘤免疫研究中的前景。

另外，除T細胞外，髓系細胞 （myeloid cell） 也是腫瘤浸潤免疫細胞的重要組成成分。該工作對肝癌、肺癌、結直腸癌、乳腺癌和腦膠質瘤等研究中的髓系細胞亞型，包括單核細胞 （monocyte） ，樹突狀細胞 （dendritic cell） 和腫瘤相關巨噬細胞 （tumor-associated macrophage, TAM） 的異同進行了總結，特別是對課題組肝癌研究中發現的LAMP3+ DC細胞在不同癌腫中的來源和與T細胞的互作關系進行了比較。針對TAM細胞，該工作中指出更新巨噬細胞經典的M1/M2分型的重要性，對近期結直腸癌研究中發現的促進血管生成的SPP1+ TAM細胞亞群與其他癌種TAM細胞的異同進行了比較，突出了其在今后靶向TAM細胞治療研究中的轉化潛力。

最后，該工作總結了近期針對黑色素瘤、肺癌和腎癌等患者進行免疫檢查點抑制劑治療機制的研究，強調了CXCR5/TCF1+CD8 T細胞對該治療有效響應的重要性。隨著單細胞組學技術如空間轉錄組等的發展，以及相關分析方法的開發，其將大大提高我們對腫瘤微環境和免疫治療機制的認識，進而推進下一代治療策略的開發。