《科學》：北大團隊發表泛癌癥T細胞單細胞圖譜

　　北京大學生物醫學前沿創新中心（BIOPIC）、生命科學學院、北京未來基因診斷高精尖創新中心（ICG）張澤民課題組聯合北京大學腫瘤醫院季加孚、步召德課題組以及北京大學第三醫院，在國際期刊Science上發表了題為“Pan-Cancer Single Cell Landscape of Tumor-Infiltrating T Cells”的研究論文。結合單細胞基因表達譜和T細胞受體序列，研究者系統地刻畫了腫瘤浸潤性T細胞的異質性和動態性，并系統地比較了癌癥類型之間的異同。

　　T細胞是最關鍵的抗腫瘤免疫細胞，其中毒性T細胞是殺傷癌細胞的最主要細胞類群。腫瘤浸潤T細胞中含有應答腫瘤抗原的T細胞。然而伴隨著腫瘤發生發展過程，這些T細胞往往分化為功能失調狀態，即T細胞耗竭。調節腫瘤浸潤T細胞的治療方法已經取得了顯著的臨床效果，但在不同癌癥類型之間差異很大。越來越多的證據表明不同癌種的腫瘤微環境對塑造T細胞的組成和狀態發揮著重要作用。單細胞轉錄組測序 (scRNA-seq) 已成功應用于多種癌癥的腫瘤微環境的精細解析。例如，利用單細胞測序和生物信息技術，張澤民課題組及合作者之前曾對三個癌種，即肝癌、非小細胞肺癌和結直腸癌完成了單細胞水平的T細胞研究。但迄今為止仍然缺少對不同癌癥類型的T細胞在單細胞水平進行系統比較分析。

　　為了更好地了解腫瘤浸潤T細胞的全貌，揭示癌種間的共性和特殊性，該研究新產生了更多癌種的T細胞數據，包括骨髓瘤、淋巴瘤、腎癌、卵巢癌、子宮內膜癌、食道癌、甲狀腺癌、乳腺癌、胃癌和胰腺癌，并廣泛收集領域內已發表的類似數據。該研究通過創新生物信息方法，校正混雜因素和批次效應后，有效整合了不同實驗平臺和實驗室來源的數據，從而構建了系統的單細胞水平的泛癌癥T細胞圖譜（圖1）。圖譜最終涵蓋了來自21種癌癥類型的316名患者的397，810高質量T細胞數據。

　　該研究一共識別出17個CD8+T細胞類群和24個CD4+T細胞類群。癌、癌旁組織和外周血的T細胞組成具有明顯的差異。特別是癌組織中出現了特有的耗竭CD8+T細胞，而TNFRSF9+Treg也在癌組織中高度富集。這些結果表明，腫瘤微環境明顯地重塑了T細胞的狀態。

　　該研究揭示了CD4+和CD8+T細胞亞群的異質性、分化路徑以及轉錄調控。對于 CD8+ T 細胞，研究者揭示了T細胞耗竭的兩種常見主要途徑，即分別通過效應記憶T細胞和組織駐留T細胞這兩種未耗竭狀態。此外，KIR+類NK態T 細胞、TC17細胞或CD8+ Treg細胞均有可能轉化為耗竭T細胞，但這些轉化只在少數癌種中觀察到。研究者進一步分析了T細胞耗竭相關的轉錄因子。TOX，PRDM1等已被報道的轉錄因子在大多數癌種的耗竭T細胞里高表達，但也有一些轉錄因子的表達呈現一定的癌種偏向性，如SOX4和FOXP3等。對于 CD4+ T 細胞，IFNG+ TFH/TH1 和TNFRSF9+ Treg是兩群主要的潛在腫瘤響應T細胞。該研究推斷IFNG+ TFH/TH1 細胞可能由經典的IL21+TFH分化而來。TNFRSF9+ Treg主要由其他Treg轉化而來，但在少數癌種里TNFRSF9+ Treg可能從一些非Treg 細胞轉化而來，如TH17和TFH。

　　該研究還探索了多種因素和腫瘤浸潤T細胞組成的關系。腫瘤的突變總量以及具體的基因突變都能夠影響腫瘤浸潤T細胞。例如，腫瘤突變負荷與IFNG+ TFH/TH1 細胞的比例顯著正相關，而腫瘤的FAT1體細胞突變與TNFRSF9+ Treg細胞的比例也顯著正相關。此外，研究者發現腫瘤浸潤T細胞的組成在不同癌種間也有顯著差異。基于此，研究者提出了根據腫瘤浸潤T細胞的組成對患者進行免疫分型。研究者發現可以將癌癥患者分為終末耗竭 CD8+ T 細胞占比高與組織駐留記憶 CD8+ T 細胞占比高的兩個組群，并且后者總體上比前者有更好的生存預后。

　　該單細胞水平的泛癌種T細胞研究在多方面加深了人們對腫瘤浸潤T細胞的認識，也將進一步促進新的癌癥免疫治療方法開發。