高級別漿液性卵巢癌（HGSOC）是最常見的卵巢癌病理亞型，75%以上的患者首診時已是晚期，常伴有廣泛的網(wǎng)膜轉(zhuǎn)移和腹水產(chǎn)生[1]。此外，免疫檢查點阻斷等免疫治療手段僅在10%左右的卵巢癌病人中起效。研究表明，卵巢癌腹水中的成纖維細胞亞群可以通過激活腫瘤細胞中的JAK/STAT通路以影響患者的預(yù)后及其對免疫治療的響應(yīng)[2]。然而，卵巢癌腹水環(huán)境中的其它細胞類群對其腫瘤微環(huán)境的影響方式和途徑仍不明確。

2023年7月24日，北京大學(xué)生物醫(yī)學(xué)前沿創(chuàng)新中心（BIOPIC）張澤民教授團隊與上海交通大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬新華醫(yī)院汪希鵬教授團隊，以及上海交通大學(xué)醫(yī)學(xué)院上海市免疫學(xué)研究所博士后李子逸合作在Nature Cancer期刊在線發(fā)表了題為“Single-cell analyses implicate ascites in remodeling the ecosystems of primary and metastatic tumors in ovarian cancer”的研究論文。該研究指出了卵巢癌腹水中的記憶T細胞是腫瘤原發(fā)灶及轉(zhuǎn)移灶中終末態(tài)T細胞的重要補充池，并揭示了腫瘤組織及腹水中巨噬細胞功能表型和起源的異質(zhì)性，為深入理解卵巢癌腹水對腫瘤進展的影響以及后續(xù)進一步探索靶向腫瘤腹水的免疫治療策略提供了重要的理論依據(jù)。

論文截圖

研究團隊收集了來自14例卵巢癌患者的包括原發(fā)灶、轉(zhuǎn)移灶、腹水、外周血以及盆腔淋巴結(jié)在內(nèi)五個部位共39個樣本，并對所有樣本進行了單細胞轉(zhuǎn)錄組測序和T細胞受體（TCR）測序。通過分析不同部位樣本內(nèi)T細胞類群的組成情況，研究人員發(fā)現(xiàn)在實體腫瘤組織中主要富集耗竭T細胞（Tex）及調(diào)節(jié)性T細胞（Treg）等免疫抑制型T細胞，而腹水中富集的則多為效應(yīng)T細胞（Teff）和記憶T細胞（Tcm/Tem）。盡管在所有的腹水樣本中均可以檢測到腫瘤細胞的存在，但該結(jié)果表明，腹水微環(huán)境并未呈現(xiàn)出腫瘤內(nèi)部的強烈免疫抑制性狀態(tài)。

為了進一步探索腫瘤和腹水中T細胞類群的發(fā)育關(guān)系，研究人員以TCR作為標(biāo)簽，使用STARTRAC算法[3]對本研究中鑒定出的10種不同類型T細胞進行追蹤和定量分析，發(fā)現(xiàn)腫瘤組織中浸潤的Tex細胞與腹水中富集的CD8⁺GZMK⁺Tem之間存在高度TCR共享。進一步分析發(fā)現(xiàn)，相較于原發(fā)灶，腹水中的Tem細胞更傾向與轉(zhuǎn)移灶中的Tex細胞共享TCR。此外，腫瘤中Tex細胞與腹水中Tem細胞之間的聯(lián)系（Tex-Tem in ascites）與其與腫瘤中Tem細胞之間的聯(lián)系（Tex-Tem in tumor）是互相排斥的（mutually exclusive）。由于終末分化Tex細胞具有不可逆轉(zhuǎn)的細胞狀態(tài)和較差的組織遷移能力，因此，以上結(jié)果提示腹水中的CD8⁺GZMK⁺Tem細胞具有浸潤至腫瘤組織中并直接轉(zhuǎn)化為Tex細胞的能力。研究人員在CD4⁺T細胞的分析中也發(fā)現(xiàn)了類似的現(xiàn)象，腹水中的CD4⁺Tcm與腫瘤組織中的CD4⁺CXCL13⁺Th1樣細胞同樣存在高度TCR共享，揭示其很可能是腫瘤組織中Th1樣細胞的前體來源。綜合上述分析結(jié)果，腹水中富集的記憶T細胞是腫瘤浸潤終末狀態(tài)T細胞極為重要的補充池（pool），揭示了腹水在塑造腫瘤微環(huán)境中發(fā)揮的關(guān)鍵作用（圖1）。

圖1 腫瘤和腹水間不同T細胞亞群間的譜系關(guān)系

腫瘤相關(guān)巨噬細胞（TAM）是腫瘤免疫微環(huán)境中不可或缺的部分，承擔(dān)著重要的免疫調(diào)控作用?；诓煌慕M織來源特征，研究團隊將巨噬細胞亞群分為腫瘤富集的巨噬細胞（tumor-enriched macrophage，TeMac）和腹水富集的巨噬細胞（ascites-enriched macrophage，AeMac）兩大類群。通過比較兩群巨噬細胞的功能發(fā)現(xiàn)，TeMac高表達VEGFA及CCL3、CXCL12等細胞因子，具有較強的T細胞招募能力。AeMac則上調(diào)LYVE1及CD163等組織駐留巨噬細胞（resident-tissue macrophage，RTM）的特征基因。考慮到腹水的液體環(huán)境，研究人員對腫瘤和腹水中巨噬細胞的來源進一步進行探索。通過比較各巨噬細胞亞群的RTM得分并結(jié)合Ms4a3^Cre-Rosa^TdT譜系示蹤小鼠模型發(fā)現(xiàn)，盡管卵巢癌腫瘤組織中的巨噬細胞主要為單核細胞來源，但仍存在著少量具有較強RTM特征的巨噬細胞（M10）。反之，RTM則是腹水中巨噬細胞的重要來源及主要組成部分。此外，本研究還整合分析了張澤民課題組之前發(fā)表的單細胞數(shù)據(jù)（結(jié)直腸癌和肝癌的髓系免疫細胞類群），綜合研究發(fā)現(xiàn)，盡管不同癌種、不同組織來源的巨噬細胞亞群表現(xiàn)出較強的異質(zhì)性，但卵巢癌腹水的巨噬細胞亞群M08、M09和M14仍與肝癌腹水的M-C6-MARCO亞群聚為一類。以上結(jié)果提示，微環(huán)境和發(fā)育來源共同影響著巨噬細胞的功能特征（圖2）。

圖2 卵巢癌腹水及腫瘤組織微環(huán)境中不同功能表型和發(fā)育來源的巨噬細胞

圖3 卵巢癌中影響患者對化療敏感性的細胞類群

卵巢癌患者手術(shù)后的基礎(chǔ)治療通常為鉑類化療，本研究涉及的卵巢癌患者有四例為化療耐藥及九例為化療敏感。研究人員通過比較不同化療響應(yīng)情況的患者治療前樣本中細胞亞群的分布情況，發(fā)現(xiàn)腫瘤原位灶中VCAM⁺內(nèi)皮細胞占比較高的HGSOC患者對化療敏感，反之，IL13RA1⁺內(nèi)皮細胞的富集則提示患者對化療耐藥。此外，腹水中高比例的MAIT細胞（mucosal-associated invariant T cells）和cDC1細胞亦可提示HGSOC患者對化療的敏感性（圖3）。

綜上，該研究構(gòu)建了涵蓋卵巢癌多部位的單細胞圖譜，揭示了腫瘤不同部位微環(huán)境內(nèi)細胞類群間的動態(tài)變化和調(diào)控關(guān)系，明確了卵巢癌腹水對腫瘤免疫微環(huán)境的塑造作用，同時發(fā)現(xiàn)了可用于預(yù)測卵巢癌化療療效的特定細胞亞型，為卵巢癌的基礎(chǔ)研究和臨床診治提供了重要理論依據(jù)。

汪希鵬、張澤民、李子逸為本文的共同通訊作者。上海交通大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬新華醫(yī)院博士研究生鄭小翠、王昕婧，復(fù)旦大學(xué)附屬腫瘤醫(yī)院婦科醫(yī)師程璽為該論文并列第一作者。張澤民參與了本研究的實驗設(shè)計，并指導(dǎo)了單細胞數(shù)據(jù)分析的工作。

參考文獻：

1.Lheureux, S., et al., Epithelial ovarian cancer. Lancet, 2019. 393（10177）: p. 1240-1253.

2.Izar, B., et al., A single-cell landscape of high-grade serous ovarian cancer. Nat Med, 2020. 26（8）: p. 1271-1279.

3.Bian, Z., et al., Deciphering human macrophage development at single-cell resolution. Nature, 2020. 582（7813）: p. 571-576.

來源：北京大學(xué)