《癌细胞》:哈佛科学家发现,T细胞和B细胞给肿瘤编织了“天罗地网”!

发表时间:2023-08-18 12:13
文章附图
这个研究揭示了肿瘤中免疫细胞的空间排布特点,T细胞和B细胞在其中形成淋巴网络,为T细胞攻击肿瘤提供有利条件,提高免疫应答。

众所周知,在肿瘤发展过程中,免疫细胞可以通过增殖、迁移和适应周围环境的方式来对抗肿瘤扩散。肿瘤细胞也可以通过影响免疫细胞的功能来扰乱免疫系统的应答。

但目前我们对于肿瘤组织内部空间结构知之甚少,这些空间结构是否会影响免疫细胞的抗肿瘤功能也不清楚。

近期,来自美国哈佛大学的Sandro Santagata团队发表了一篇文章,揭示了肺腺癌中免疫细胞空间排布的特征。他们发现了T细胞和B细胞会组成淋巴网络,帮助原始T细胞分化,为CD8+T细胞提供抗肿瘤的空间环境,从而增强免疫治疗的反应。

研究成果发表在《癌细胞》上。

 论文首页截图

为了获取肺癌组织中肿瘤细胞和免疫细胞交互的空间信息,研究人员采用了KP肺癌小鼠(Kras/Trp53突变)模型,先通过气道模拟肿瘤发生,再让这些小鼠接受免疫治疗,在肿瘤发生的6-9周后,对肿瘤组织进行切片,然后进行H&E染色、mRNA原位杂交和循环免疫荧光(CyCIF)分析。其中H&E图像可提供肿瘤结节和正常组织解剖结构(包括气管和血管)的位置数据。

在CyCIF分析中,研究人员将肿瘤组织中的细胞分割成单个细胞,并对单个细胞的染色强度进行了量化,利用单个细胞细胞相对于肿瘤结节、肿瘤边缘和血管的距离,形成了一个细胞网络。

H&E、mRNA和CyCIF分析

为了使免疫细胞能更有效地攻击肿瘤,作者在肿瘤细胞中注入了两种抗原,分别是鸡卵清蛋白SIINFEKL(SIIN) 和合成肽SIYRYYGL(SIY),注入抗原后的肿瘤模型被命名为LucOS,LucOS中含多种类型的淋巴细胞(如中性粒细胞、T细胞和B细胞)。

在对LucOS中不同类型的淋巴细胞进行分析时,研究人员发现这些淋巴细胞之间存在着共存现象,为了进一步研究这些细胞之间的相互作用,研究人员使用了一种叫做“Visinity”的方法,可以交互方式量化组织切片中细胞之间的空间排列关系。

关于Visinity方法,这里举个例子,我们把细胞网络想象成一个公园,想要知道里面人与人的关系,需要设定一个50米的距离范围,在这个范围内用不同颜色标记不同的人,然后再记录他们周围的人的类型,当相似类型的人聚在一起时,就把这些人连在一起,形成小团体。

Visinity方法示意图

在本文中,研究人员检测了正常肺组织和LucOS中的260万个细胞后发现,淋巴细胞主要聚集在正常组织和肿瘤组织的交汇处。这些淋巴细胞主要为T细胞和B细胞。

通过分析它们的空间结构,研究人员发现了一个由细胞-细胞直接接触连接的淋巴网络,其中T细胞和B细胞占比大于50%,且T细胞和B细胞所占的百分比与淋巴网络大小有关,小一点的淋巴网络含T细胞较多,大一点的淋巴网络含B细胞较多。

在分析了淋巴网络规模和组成后,研究人员发现淋巴网络的核心成员的是T细胞,通过募集B细胞壮大自己的队伍。此外,在淋巴网络周围还存在了一些CD103+树突状细胞,这些细胞为淋巴网络的形成提供了支持。

我们知道,T细胞之所以可以定向攻击肿瘤,离不开它表面的趋化因子受体,CXCR3。CXCR3可以识别并与CXCL9、CXCL10和CXCL11等化学趋化因子结合,增强免疫应答。

因此,研究人员推测,核心为T细胞的淋巴网络与趋化因子表达之间肯定存在关联。进一步分析显示,在LucOS肺癌组织中,CXCL9和CXCL10 mRNA表达增多,且淋巴网络形成与CXCL9和CXCL10 +细胞的距离呈负相关。也就是说T细胞离CXCL9和CXCL10 +细胞越近,淋巴网络越容易形成。

 淋巴网络形成与CXCL9和CXCL10 +细胞的距离呈负相关

接下来,研究人员想知道在对抗肿瘤方面,淋巴网络起着什么样的作用。于是研究人员检测了接种抗肿瘤疫苗(对SIIN和SIY抗原的治疗性疫苗)和PD-1/CTLA-4免疫检查点抑制剂(ICB)治疗的小鼠肿瘤组织中T细胞的变化情况。结果观察到3种不同形态的CD8+T细胞,分别为表达TCF1+PD-1+的原始CD8+T细胞,细胞毒性较强的CD8+T细胞以及疲劳状态的CD8+T细胞。

既往研究显示,TCF1+PD-1+原始CD8+T细胞可增强小鼠和人类ICB的治疗效果。在本文中,研究人员同样观察到,在接受ICB治疗后,淋巴网络中产生了更多的CD8+T细胞,抗肿瘤效果得到增强。研究人员认为,在ICB治疗过程中,淋巴网络保留了CD8+T细胞的原始特性,并且帮助TCF1+PD-1+原始CD8+T细胞分化出了更多富有杀伤力的CD8+T细胞。

最后作者检测了人肺癌组织中是否也存在这些现象。结果在早期肺腺癌中也发现了富含TCF1+PD-1+原始CD8+T细胞的淋巴网络,而且淋巴网络同样可以为CD8+T细胞攻击肿瘤提供有利的空间环境。

研究主要结果

总之,这个研究揭示了肿瘤中免疫细胞的空间排布特点,T细胞和B细胞在其中形成淋巴网络,为T细胞攻击肿瘤提供有利条件,提高免疫应答。

参考文献:

[1]Gaglia G, Burger ML, Ritch CC, Rammos D, Dai Y, Crossland GE, Tavana SZ, Warchol S, Jaeger AM, Naranjo S, Coy S, Nirmal AJ, Krueger R, Lin JR, Pfister H, Sorger PK, Jacks T, Santagata S. Lymphocyte networks are dynamic cellular communities in the immunoregulatory landscape of lung adenocarcinoma. Cancer Cell. 2023 Apr 8:S1535-6108(23)00088-0. doi: 10.1016/j.ccell.2023.03.015.


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