伴随诊断指标发现“生产力新宠”！PhenoImager空间表型分析识别卵巢癌关键特征
高级别浆液性卵巢癌 (HGSOC) 在卵巢上皮癌患者中所占比例最高，是一种极具侵袭性的妇科恶性肿瘤，其患者死亡率常年居高不下。尽管T细胞浸润与预后之间存在相关性，但卵巢癌对免疫治疗的临床响应仍然很差。人们不禁发问：这类肿瘤是否因为缺乏免疫原性（Immunogenicity），不适用于免疫疗法？近期，来自美国莫菲特癌症中心研究所(H. Lee Moffitt Cancer Center & Research Institute)的PhenoImager客户发表在Cancer Cell 杂志中的文章解答了这一科学问题[1]。
研究背景
CD8阳性的T淋巴细胞（CD8+ T细胞）是抗肿瘤免疫反应的主要参与者，调动其在肿瘤组织内的效应活性一直是肿瘤免疫疗法的核心问题。随着研究的深入，CD8+ T细胞在肿瘤病理过程中的多个亚型被陆续发现。为了消除人们对卵巢癌免疫原性的疑问，作者把目光聚焦在肿瘤浸润淋巴细胞（TILs）上，尤其是TILs中有免疫原性相关报道的两种亚型上。
第一种是在淋巴结肿瘤抗原启动（tumor antigen priming）后，一定比例的肿瘤反应性T细胞会获得组织驻留记忆（tissue-resident memory，TRM）细胞表型进入外周组织并在其中驻留。这群共表达CD103和CD69的细胞能适应肿瘤导致的微环境代谢变化，并在免疫检查点阻断（immune checkpoint blockade）和自发保护性抗肿瘤免疫反应（spontaneous protective antitumor immunity）中发挥促进作用。另一种则是表达转录因子TCF1的瘤内干细胞样CD8+T细胞（干细胞样TILs）。此类细胞可驱动抗肿瘤免疫反应，但在肿瘤微环境中无法避免走向耗竭（exhausted）的命运。
目前，对于这两个细胞亚型在卵巢癌病理过程中发挥的功能及其谱系分化轨迹的研究还不是很透彻。找到重点关注的细胞类型后，作者以“确定卵巢癌患者中主动识别肿瘤抗原的TILs存在”为切入点展开研究。
研究过程
作者首先在HGSOC临床样本中通过流式细胞术检测到携带卵巢癌EpCAM分子的T细胞，证明在卵巢癌肿瘤组织内确实存在可以识别肿瘤抗原的TILs。流式表型分析结果显示，能识别肿瘤抗原（EpCAM阳性）的TILs细胞中大多数（70%以上）是TRM样CD8+ TILs（CD103+CD69+表型）。所以，作者进一步通过转录组分析（bulk RNA-seq）对比TRM样CD8+TILs和对照TILs（CD103neg recirculating TILs）转录水平差异。结果表明TRM样CD8+TILs不仅有不同的表型和克隆型，还表现出很强的抗肿瘤活性（图1-C-E, I,J）。
图1 TRM样CD8+TILs细胞上有活跃的肿瘤识别特征
为了更进一步区分卵巢癌中CD8+TILs细胞的亚型，作者进行了更加精细的单细胞RNA-seq（scRNA-seq）分析，检测了19193个TRM样CD8+TILs细胞和24157个对照TILs细胞。基因表达和TCR相关性的分析结果显示这些卵巢癌来源的TILs可被分为有关联性的5个主要亚群（图2-A, B）。
也就是说，作者发现了卵巢癌组织中TRM样TILs的一条分化线：TILs中的一小部分祖细胞可以进一步获得TCF7lowIL7R+CCR7+CD38+表型（TRMstem细胞）；而这些TRMstem细胞能进一步分化为GZMB+PRF1+GNLY+ZNF683+的效应TRM细胞（TRMeff）；TRMeff再进一步分化为强增殖性的TIGITlowHAVCR2+/lowHLA-DRhighENTPD1+/lowTOX+ 细胞（TRMprol）；最后TRMprol在肿瘤微环境中获得耗竭表型PD-1highHAVCR2highTIGIThighENTPD1highHLA-DR+TOX+（TRMexh）。
图2 不同亚群TRM样CD8+TILs细胞的单细胞基因图谱和单细胞染色质分析
接下来的TCR克隆型分析结果显示，TRM样CD8+TILs细胞在CD8+TILs中占比为13.4%，提示我们只有一小部分干细胞样的TILs能分化成TRMstem细胞。考虑到TRM细胞的抗肿瘤免疫反应特性，作者尝试通过分析瘤内TRM细胞亚群与卵巢癌预后的相关性。在经过了122例HGSOC病理样本的测试后，作者发现利用PhenoImager空间表型分析的手段检测以瘤内TRMstem细胞（CD3+CD8+CD103lowCD69+TCF+）密度为代表的几个指标均能体现出与预后的相关性（图3-B, I）。
图3 TRMstem细胞与卵巢癌生存率相关性分析
最后，作者用OT-I小鼠巧妙地设计动物实验，验证所得到一系列结论的同时，证明了肿瘤内同源抗原的持续刺激对于TRMstem TILs细胞的必要性。至此，卵巢癌又一伴随诊断指标新鲜出炉。由于TRMstem TILs细胞并非只是卵巢癌专属细胞亚型，接下来的疑问就是：这个高潜力指标将来能否在多个癌种内得到验证和应用？让我们拭目以待。
文章作者
本研究是由莫菲特癌症中心研究所免疫学系主任Jose R. Conejo-Garcia博士的研究团队完成的。该团队长期从事卵巢癌免疫治疗相关研究，曾经揭示卵巢癌中三级淋巴结构形成机制（Immunity，2022）、IgA拮抗卵巢癌生长的机制（Nature，2021），BTN3A1调节αβ T和γδ T细胞抗肿瘤反应机制（Science，2020）等关键科学问题[2-4]。此外，Conejo-Garcia团队还研发出引入卵泡刺激激素（FSH）的新一代CAR-T细胞（该技术也被称为嵌合内分泌受体T细胞或CER-T细胞），并于今年3月30日投入I期临床试验。
值得一提的是，在近期的几篇研究论文中，Conejo-Garcia团队使用PhenoImager空间表型分析平台完成多组关键实验数据的采集与分析。PhenoImager空间表型分析技术具有检测流程快、获得参数多、结果稳定性高等优势，让其成为该研究团队的“生产力新宠”。
参考信息
1. Anadon CM, Yu X, Biswas S, et al. Ovarian Cancer Immunogenicity is Governed by a Narrow Subset of Progenitor Tissue-Resident Memory T-Cells. Cancer Cell, 2022.
2. Chaurio RA, Anadon CM, Costich TL, et al. TGF-β-mediated silencing of genomic organizer SATB1 promotes Tfh cell differentiation and formation of intra-tumoral tertiary lymphoid structures. Immunity, 2022.
3. Biswas S, Mandal G, Payne KK, et al. IgA transcytosis and antigen recognition govern ovarian cancer immunity. Nature, 2021.
4. Kyle KP, Jessica AM, Subir B, et al. BTN3A1 governs antitumor responses by coordinating αβ and γδ T cells. Science, 2020.
