Cancer Cell PCF空間單細(xì)胞蛋白組鑒定三陰乳腺癌不同的治療反應(yīng)軌跡

CancerCell|PCF空間單細(xì)胞蛋白組鑒定三陰乳腺癌的3種治療反應(yīng)軌跡目前臨床上需要制定策略來更好地識(shí)別哪些患者可以從單獨(dú)的免疫療法中受益，或者哪些患者可能需要化療或放療等額外療法來克服耐藥性。盡管一些聯(lián)合放射治療（RT）和免疫檢查點(diǎn)抑制（ICI）的臨床研究取得了成功，但許多研究結(jié)果好壞參半，部分原因是我們對(duì)RT如何影響免疫反應(yīng)的機(jī)制了解有限。近期Cancercell雜志發(fā)表了一項(xiàng)題名“Single-cellandspatialprofilingidentifythreeresponsetrajectoriestopembrolizumabandradiationtherapyintriplenegativebreastcancer”的研究。該研究對(duì)anti-PD-1治療并額外接受RT治療的三陰乳腺癌（TNBC）患者進(jìn)行了縱向活檢，使用PCF空間單細(xì)胞蛋白組（原名CODEX）技術(shù)和scRNA-seq進(jìn)行了檢測(cè)。該研究發(fā)現(xiàn)了TNBC由包含獨(dú)特的細(xì)胞表型組合的空間區(qū)室組成。重要的是，基于這些區(qū)域的縱向活檢分析確定了應(yīng)答患者和無應(yīng)答患者不同的空間組成，同時(shí)應(yīng)答組也存在兩種不同的空間結(jié)構(gòu)組成。實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)總共50名TNBC患者納入臨床試驗(yàn)中，分別在anti-PD-1治療第1個(gè)周期之前、第1個(gè)周期后的第3周以及anti-PD-1治療第2個(gè)周期和局部放療后第3周，總共3個(gè)時(shí)間點(diǎn)進(jìn)行活檢?？偣?4名患者的活檢可進(jìn)行評(píng)估?；顧z部分用于scRNA-seq，部分用于PCF空間單細(xì)胞蛋白組檢測(cè)。最終該研究分析了34名患者scRNA-seq檢測(cè)的50多萬個(gè)細(xì)胞表達(dá)譜，以及27名患者PCF空間單細(xì)胞蛋白組檢測(cè)的5百多萬個(gè)細(xì)胞的空間信息。PCF空間單細(xì)胞蛋白組學(xué)該研究通過檢測(cè)18個(gè)蛋白marker，詮釋了10多種不同的細(xì)胞類型。然后通過神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型構(gòu)建了12個(gè)空間區(qū)域（districts，d）。d0、d1、d5和d11區(qū)包含89%的上皮細(xì)胞。d2和d10主要包含基質(zhì)細(xì)胞，d7是內(nèi)皮細(xì)胞區(qū)。d9區(qū)主要是髓細(xì)胞(78%)和一些CD4+T細(xì)胞(11%)。d6主要包含了CD20+B細(xì)胞(10%)、CD4+T細(xì)胞(13%)、CD8+T細(xì)胞(18%)、髓細(xì)胞(19%)和基質(zhì)細(xì)胞(37%)。大多數(shù)CD138+漿細(xì)胞(95%)位于d8區(qū)，與上皮細(xì)胞、髓細(xì)胞和基質(zhì)細(xì)胞(>10%)共定位。d3和d4區(qū)以淋巴細(xì)胞為主，其中d3含有最多的CD4+T細(xì)胞(39%)和CD8+T細(xì)胞(41%)，而d4含有最多的B細(xì)胞(54%)。B細(xì)胞優(yōu)勢(shì)區(qū)d4是基線時(shí)響應(yīng)者中唯一比例和密度較高的區(qū)域，同時(shí)時(shí)富含T細(xì)胞的d6密度也更高。免疫區(qū)d3、d6、d8和d9僅在應(yīng)答者聯(lián)合治療（RTPD1）后的樣本中比例增加，其中d3和d6的比例和密度都高于無應(yīng)答者。相反，RTPD1后響應(yīng)者中的上皮區(qū)d0、d1和d11消失，而無應(yīng)答者中沒有變化。AUROC分析發(fā)現(xiàn)了類似的趨勢(shì)，治療前，d4是唯一與應(yīng)答相關(guān)的區(qū)域(AUROC>0.75)，但在RTPD1后，所有免疫豐富區(qū)域（d3、d4、d6、d8和d9）在應(yīng)答者中的比例和密度均較高。這些結(jié)果說明了治療重塑了TNBC的免疫微環(huán)境。響應(yīng)患者具有兩種不同的空間亞型無監(jiān)督聚類分析活檢的空間區(qū)域可以將腫瘤組織分為3組，其中大多數(shù)無應(yīng)答者形成一個(gè)亞組NR，而響應(yīng)患者形成兩個(gè)亞組:R1和R2。應(yīng)答組表現(xiàn)出不同的免疫軌跡，其中R1開始時(shí)免疫細(xì)胞密度較高，但每次治療后免疫細(xì)胞密度有所下降，而R2僅在RTPD1后看到免疫細(xì)胞密度增加?？臻g關(guān)系上，在基線期和單獨(dú)免疫治療后，R1中T細(xì)胞區(qū)域d3/d6附近具有更多的B細(xì)胞區(qū)域d4，但這種差異在RTPD1后消失。同樣的，在基線期，R1中T細(xì)胞鄰近d9髓細(xì)胞區(qū)域，但這種差異也在RTPD1后也消失。整合PCF空間單細(xì)胞蛋白組和scRNA-seq研究者分析了配對(duì)的CD45+細(xì)胞scRNA-seq數(shù)據(jù)。scRNA-seq鑒定了B細(xì)胞/漿細(xì)胞、T細(xì)胞、髓細(xì)胞和肥大細(xì)胞。并且通過差異基因表達(dá)分析(DGEA)和CellTypist對(duì)B細(xì)胞/漿細(xì)胞、T細(xì)胞和髓細(xì)胞進(jìn)行了亞群分析。相關(guān)性分析發(fā)現(xiàn)了PCF空間區(qū)域和scRNA-seq細(xì)胞亞群之間存在一致性。d4主要由B細(xì)胞組成，其豐度與scRNA-seq數(shù)據(jù)集中B細(xì)胞的豐度相關(guān)性最強(qiáng)。同樣，scRNA-seq中T細(xì)胞豐度與T細(xì)胞富集區(qū)d3、d6和d9相關(guān)。在細(xì)胞亞群水平上，CD20+sc-b0、sc-b2亞群與d4的關(guān)聯(lián)性最高。效應(yīng)T細(xì)胞亞群sc-t4和sc-t6與T細(xì)胞區(qū)d3、d6、d8和d9表現(xiàn)出更強(qiáng)的相關(guān)性。值得注意的是，d8和d9與效應(yīng)T細(xì)胞相關(guān)，也與抗原呈遞巨噬細(xì)胞亞群(sc-m11)相關(guān)。研究者后續(xù)著重分析了效應(yīng)T細(xì)胞擴(kuò)增在空間上與抗原呈遞巨噬細(xì)胞的富集具有顯著相關(guān)性。對(duì)比分析發(fā)現(xiàn)了只有在R2響應(yīng)組中，空間上d6/d9共密度和sc-t6效應(yīng)T細(xì)胞擴(kuò)增具有顯著相關(guān)性。小結(jié)最終這項(xiàng)研究聯(lián)合空間原位分析和單細(xì)胞測(cè)序，將TNBC患者對(duì)免疫治療/放射治療反應(yīng)進(jìn)行了分類。無應(yīng)答者在治療前后缺乏免疫浸潤(rùn)，并且表現(xiàn)出最小的治療誘導(dǎo)的免疫變化。響應(yīng)患者額分為兩組，在治療前可通過分類器進(jìn)行區(qū)分，其中一組在治療前表現(xiàn)出高的MHC表達(dá)、存在三級(jí)淋巴結(jié)構(gòu)，并表現(xiàn)出抗腫瘤免疫效能。另一組應(yīng)答者在基線時(shí)與無應(yīng)答者相似，只有在聯(lián)合治療后才會(huì)產(chǎn)生最大的免疫應(yīng)答，其特征是細(xì)胞毒性T細(xì)胞和抗原呈遞髓細(xì)胞相互作用。并且這些空間互作關(guān)系也在小鼠模型上得到了驗(yàn)證。PCF空間單細(xì)胞蛋白組學(xué)介紹PCF采用oligo偶聯(lián)抗體檢測(cè)技術(shù)結(jié)合自動(dòng)化高分辨熒光顯微鏡，可實(shí)現(xiàn)超多靶標(biāo)的空間定位及單細(xì)胞分辨率下的細(xì)胞表型分析。所有抗體先一次性與組織切片結(jié)合，再啟動(dòng)抗體和熒光探針的“雜交—成像—?jiǎng)冸x”三步循環(huán)，每次循環(huán)后通過熒光顯微鏡收集檢測(cè)抗體的熒光信號(hào)。PCF空間單細(xì)胞蛋白組學(xué)優(yōu)勢(shì)華盈生物PhenoCycler-Fusion單細(xì)胞原位空間蛋白組學(xué)技術(shù)資格證書華盈生物是美國(guó)AkoyaBioscience公司的PhenoCycler-Fusion空間單細(xì)胞蛋白組學(xué)技術(shù)認(rèn)證服務(wù)商，已經(jīng)被納入了該技術(shù)的全球CRO服務(wù)提供者體系。借助全球領(lǐng)先的PhenoCycler-Fusion空間單細(xì)胞蛋白組學(xué)技術(shù)平臺(tái)的建立，華盈生物將為中國(guó)客戶提供更具精準(zhǔn)醫(yī)學(xué)特色的服務(wù)與合作，推動(dòng)中國(guó)團(tuán)隊(duì)在空間生物學(xué)領(lǐng)域的研究水平，加快構(gòu)建符合中國(guó)人群的精準(zhǔn)醫(yī)學(xué)模式。即刻加入“STAMP郵戳”計(jì)劃華盈生物推出腫瘤微環(huán)境空間蛋白組解剖分析項(xiàng)目”STAMP郵戳”計(jì)劃(SpatialTumorAnatomyofMicroenvironmentProteome),常備15-plex、25-plex、35-plex三款組合性panel,與國(guó)內(nèi)腫瘤研究領(lǐng)域的科學(xué)家共同推進(jìn)腫瘤空間生物學(xué)研究。相關(guān)文獻(xiàn)：ShiaoSL,GouinKH3rd,IngN,HoA,BashoRetal.Single-cellandspatialprofilingidentifythreeresponsetrajectoriestopembrolizumabandradiationtherapyintriplenegativebreastcancer.CancerCell.2024