Cell北京大学张泽民团队描写肝癌免疫图谱提醒肝癌免疫微环境的动态特征

原标题：Cell | 北京大学张泽民团队描写肝癌免疫图谱，提醒肝癌免疫微环境的动态特征

肝细胞癌是世界范围内死亡率排名第三的癌症，我国的肝癌发病率居世界之首。HBV的缓慢感染是我国肝细胞癌发作的根本原因，其感染导致肿瘤微环境常随同缓慢炎症。免疫逃逸被认为是癌症开展的标志之一，现在研讨标明，肿瘤存在多种免疫逃逸机制，提出了研讨肿瘤微环境中不同免疫细胞状况的重要性。

肝癌

2019年10月31日，北京大学生物医学前沿立异中心（BIOPIC）、生命科学学院、北京未来基因确诊高精尖立异中心（ICG）张泽民课题组联合首都医科大学隶属北京世纪坛医院彭吉润课题组以及德国药企勃林格殷格翰公司多位科学家，在世界期刊Cell上宣布了题为“Landscape and Dynamics of Single Immune Cells in Hepatocellular Carcinoma”的研讨论文，结合10x Genomics和SMART-seq2两种单细胞RNA测序技能，对肝癌患者多个安排的免疫细胞做出了系统性的描写，剖析了免疫细胞动态搬迁和状况转化的特征，探究了它们在肝癌医治上的潜在价值百科。

论文截图

招募肝细胞癌初治患者，手术等方法获取癌安排、癌旁安排、淋巴结、外周血和腹水。要求患者术前未经任何放化疗等辅佐医治。消化癌安排、癌旁安排和淋巴结，制备单细胞悬液，并别离外周血和腹水中的单核细胞，经过流式细胞术富集CD45+免疫细胞进行单细胞测序试验，包含SMART-seq2技能和10x Genomics Chromium 3’转录组技能。对其间一个病例一起产出两种试验数据。一起对癌安排和癌旁安排提取DNA和RNA，进行安排全体水平的外显子和转录组测序，取得DNA体细胞变异信息。

课题总体设计

1. 整合10x Genomics 3’和全长单细胞RNA测序技能能够得到更高分辨率的肿瘤免疫图谱

关于一位给定患者，研讨者一起应用了10x和SMART-seq2，10x测序得到22,198个细胞，SMART-seq2测序得到2,595个细胞，使咱们有时机评价两类数据集的归纳剖析才能。LAMP+ 树突状细胞、CD14+单核细胞和FCGR3A+单核细胞仅在SMART-seq2数据中被辨认，固有淋巴细胞仅被10x数据捕获。而将两组数据整合后，能够辨认出仅在任何一个渠道上被屏蔽的稀有细胞群。

整合10x和SMART-seq2数据状况，UMAP降维展现。左图别离展现了SMART-seq2区分出22种细胞类型和10x数据区分出20种细胞类型，其间单个细胞群只能在一种测序渠道得出的数据中被发现。右图显现了经过联合剖析这两个数据集确认的37个细胞群

2. 腹水中的淋巴细胞和髓系细胞有不同的来历

肝癌患者的腹水与肝癌预后不良有关，但是腹水中的免疫细胞组成及其与肝癌终究的联络尚不清楚。研讨者将腹水中的免疫细胞与其他安排中的细胞表达比对，研讨腹水中细胞的潜在来历，发现腹水淋巴细胞和髓样细胞来历显着不同，淋巴细胞与外周血细胞有显着的相似性，髓样细胞首要定坐落肿瘤安排细胞。

经过表达相似性剖析，Circos图显现各类免疫细胞在腹水与其他安排中的份额。不同的色彩代表不同的细胞类型

3. 两种不同状况的巨噬细胞滋润在肝癌安排中

巨噬细胞集群在本数据集中被分红六个亚群，其间Mφ-c1-THBS1和Mφ-c2-C1QA富集在肿瘤安排。Mφ-c1-THBS1 Mφ-c2-C1QA构成分解的接连进程，具有不同的表达特征，或许代表两个不同的巨噬细胞状况。生计剖析标明，巨噬细胞的特征基因与预后不良有关，其间两个要害的基因SLC40A1和GPNMB也与预后不良有关。

Diffusion Map（上图）显现了两个接连的巨噬细胞状况，依据10x基因表达数据。下图，提取巨噬细胞的特征基因和两个独自的基因GPNMB和SLC40A1的Kaplan-Meier曲线展现TCGA 肝癌患者的生计剖析成果，p值选用Cox回归核算

4. 肿瘤中的LAMP3+树突状细胞是老练的树突状细胞，具有向肝淋巴结搬迁的潜在才能

肿瘤微环境中的树突状细胞（DC），传统上分为cDC1和cDC2，在本研讨中判定出一群新的DC，即LAMP3+树突状细胞。LAMP3+ 树突状细胞或许一起来历于cDC1和cDC2。并且这一类树突状细胞不只存在于肝癌中，也存在于乳腺癌和肺癌中。

将肝癌树突状细胞的RNA速率（RNA velocity）的核算成果投射到在Diffusion Map坐标上，色彩代表不同的细胞群。左图为肿瘤安排内树突状细胞的状况，右图为悉数树突状细胞的状况

5. 树突状细胞与淋巴细胞依据配体-受体的相互效果网络

肿瘤滋润性的LAMP3+树突状细胞发挥了广泛调理淋巴细胞的效果，它们与T细胞和NK细胞上表达的配体-受体相互效果数量最多。LAMP3+树突状细胞经过CCL19-CCR7和CCL22-CCR4招引T细胞，并经过CD86-CD28效果于调理T细胞亚群，经过CD86-CTLA4效果于耗竭性T细胞亚群。

依据配体受体的树突状细胞与淋巴细胞的相互效果网络。树突状细胞用赤色表明，T细胞用黄色表明，箭头方向为从配体到受体的方向

整合10x Genomics和全长单细胞RNA测序技能，本项研讨从肝癌安排、癌旁正常安排、肝淋巴结、血液和腹水五个安排器官，从肝细胞癌患者中别离、测序和剖析了77,321个CD45+免疫细胞的转录组。研讨发现了LAMP3+树突状细胞，能够从肿瘤搬迁到周淋巴结，表达多种免疫配体基因，并具有与多种T淋巴细胞类型相互效果的潜力。肿瘤中巨噬细胞亚群表现出不同的转录状况和向腹水搬运的才能。腹水中的髓系细胞和淋巴细胞别离首要来历于肿瘤和血液，但肿瘤中的增殖性T细胞往往在腹水中堆集。研讨不只描绘了肝癌微环境的免疫组分和状况，并且描绘了肿瘤滋润免疫细胞跨安排的动态进程，为肝癌的免疫医治带来了新的曙光。

16例肝癌初治患者癌安排、癌旁安排、淋巴结、外周血和腹水来历的75,746个CD45+免疫细胞。

核心技能：

① SMART-seq2单细胞转录组测序技能；

② 10x Genomics Chromium 3’ 转录组测序技能；

③ RNA Velocity：使用单细胞可变剪切信息揣度单细胞演化发育方向；

④ Affinity Embedding：从异质性的单细胞基因表达数据计算细胞间相互效果强度、构建细胞间相互效果网络；

⑤ Diffusion Map：依据单细胞表达谱在伪时刻轴上揣度细胞分解或发育。

Landscape and Dynamics of Single Immune Cells in Hepatocellular Carcinoma

宣布杂志：Cell

影响因子：36.216

宣布时刻：2019年11月

榜首单位：北京大学

参考文献

Qiming Zhang, Yao He, Nan Luo, …, Kang Liu*, Jirun Peng*, Xianwen Ren*, and Zemin Zhang*. Landscape and dynamics of single immune cells in hepatocellular carcinoma. Cell. 2019.

文本转自百奥智汇

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