科研新闻
孙祎瑶 李淑艳
2023, 54(2): 147-147.
肿瘤免疫微环境(tumour immune microenvironment, TIME)是肺腺癌(lung adenocarcinoma)异质性的主要来源。TIME中免疫细胞的周围环境和空间形貌目前了解还不充分。最近来自加拿大McGill大学的Walsh LA 团队和其合作者们应用成像质谱细胞术(imaging mass cytometry,IMC)对来自416名肺腺癌(含5种组织学类型)样本进行了肿瘤和免疫学单细胞全景特征分析。该研究发表在2023年2月16日的Nature杂志上。 首先,研究人员检测了164万多个细胞,采用严格的谱系标记技术对14种免疫细胞以及肿瘤细胞和内皮细胞进行分类。发现恶性度高的肺腺癌实性亚型的免疫浸润最高(46%),其他四个亚型微乳头状、腺泡状、乳头状和贴壁型分别为37.0%、39.7%、32.8%和32.7%,髓系细胞的转换和浸润是主要驱动因素,其中巨噬细胞是最常见的细胞亚群,在实性型中CD163+M2样巨噬细胞高度富集,且与FOXP3+ 免疫调节T 细胞(Treg)密切相关。而在恶性度低的乳头状和贴壁型中CD163+ M2样巨噬细胞与细胞毒CD8+ T细胞密切相关。各免疫细胞含量(频率)与临床变量或肿瘤组织学亚型之间的关系分析结果发现,CD163+ 巨噬细胞、非经典单核细胞和中间型单核细胞在实性亚型中富集,预后也较差。相比之下,B细胞含量与较好的总体生存率显著相关,与任何临床或病理变量无关。研究人员又通过量化细胞-细胞空间关系评价细胞间相互作用,发现细胞-细胞相互作用的空间关系可能比细胞含量(频率)本身更具预后价值。在高侵袭性的实性和微乳头状亚型中,中性粒细胞和内皮细胞与癌细胞的相互作用倾向增加,而在低侵袭性的贴壁和乳头状亚型中,CD8+ 和CD4+ T细胞与癌细胞的相互作用更强; CD163+ 巨噬细胞和CD8+ T细胞直接相互作用的倾向在高侵袭性肿瘤中最强,并随着肿瘤恶性级别的降低而下降。接下来,研究人员采用t 分布随机近邻嵌入(t-SNE)技术观察收集的数据,提示有更大的细胞群体存在,于是为每个细胞确定了十个最近的空间上相邻细胞,建立细胞邻域(cellular neighbourhood,CN)参数对细胞重新分类,建立了10个CNs,并分析了各群体与生存率的相关性。研究人员更详细地研究了B细胞邻域,发现部分生存率的改善与B细胞和CD4+ 辅助T 细 胞的相互作用有关。基于上述发现,研究人员采用深度学习技术预测了临床变量并探讨了是否可预测Ⅰ期肺癌进展。结果表明,利用1 mm2 肿瘤核心组织、采用深度学习预测患者术后进展的准确率为95.9%。最后,研究人员还收集60名原发肺腺癌患者进行了IMC及独立验证,在这个新数据集中,应用谱系标记的原始图像预测进展的准确性达到94.2%;研究人员还建立了预测进展的标记物最小阈值,发现五个标记物的组合———CD14、CD16、CD94、αSMA和CD117,再辅以CD20(显示出最高预测进展潜力的单个标记物)时,可将准确率提高到93.3%。 该研究运用空间解析的单细胞数据集,将单细胞技术与深度学习方法结合,开发智能预测算法,对肺TIME的单细胞空间形貌特征进行分析,为肺腺癌患者的进展和生存预测提供更多的见解,为患者个性化的围手术期管理提供有价值信息。
