Cancer Cell PCF空間單細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別哪些患者可以從單獨的免疫療法中受益，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RT如何影響免疫反應(yīng)的機制了解有限。近期Cancercell雜志發(fā)表了一項題名“Single-cellandspatialprofilingidentifythreeresponsetrajectoriestopembrolizumabandradiationtherapyintriplenegativebreastcancer”的研究。該研究對anti-PD-1治療并額外接受RT治療的三陰乳腺癌（TNBC）患者進行了縱向活檢，使用PCF空間單細胞蛋白組（原名CODEX）技術(shù)和scRNA-seq進行了檢測。該研究發(fā)現(xiàn)了TNBC由包含獨特的細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，同時應(yīng)答組也存在兩種不同的空間結(jié)構(gòu)組成。實驗設(shè)計總共50名TNBC患者納入臨床試驗中，分別在anti-PD-1治療第1個周期之前、第1個周期后的第3周以及anti-PD-1治療第2個周期和局部放療后第3周，總共3個時間點進行活檢。總共34名患者的活檢可進行評估?；顧z部分用于scRNA-seq，部分用于PCF空間單細胞蛋白組檢測。最終該研究分析了34名患者scRNA-seq檢測的50多萬個細胞表達譜，以及27名患者PCF空間單細胞蛋白組檢測的5百多萬個細胞的空間信息。PCF空間單細胞蛋白組學該研究通過檢測18個蛋白marker，詮釋了10多種不同的細胞類型。然后通過神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型構(gòu)建了12個空間區(qū)域（districts，d）。d0、d1、d5和d11區(qū)包含89%的上皮細胞。d2和d10主要包含基質(zhì)細胞，d7是內(nèi)皮細胞區(qū)。d9區(qū)主要是髓細胞(78%)和一些CD4+T細胞(11%)。d6主要包含了CD20+B細胞(10%)、CD4+T細胞(13%)、CD8+T細胞(18%)、髓細胞(19%)和基質(zhì)細胞(37%)。大多數(shù)CD138+漿細胞(95%)位于d8區(qū)，與上皮細胞、髓細胞和基質(zhì)細胞(>10%)共定位。d3和d4區(qū)以淋巴細胞為主，其中d3含有最多的CD4+T細胞(39%)和CD8+T細胞(41%)，而d4含有最多的B細胞(54%)。B細胞優(yōu)勢區(qū)d4是基線時響應(yīng)者中唯一比例和密度較高的區(qū)域，同時時富含T細胞的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，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)答者形成一個亞組NR，而響應(yīng)患者形成兩個亞組:R1和R2。應(yīng)答組表現(xiàn)出不同的免疫軌跡，其中R1開始時免疫細胞密度較高，但每次治療后免疫細胞密度有所下降，而R2僅在RTPD1后看到免疫細胞密度增加?？臻g關(guān)系上，在基線期和單獨免疫治療后，R1中T細胞區(qū)域d3/d6附近具有更多的B細胞區(qū)域d4，但這種差異在RTPD1后消失。同樣的，在基線期，R1中T細胞鄰近d9髓細胞區(qū)域，但這種差異也在RTPD1后也消失。整合PCF空間單細胞蛋白組和scRNA-seq研究者分析了配對的CD45+細胞scRNA-seq數(shù)據(jù)。scRNA-seq鑒定了B細胞/漿細胞、T細胞、髓細胞和肥大細胞。并且通過差異基因表達分析(DGEA)和CellTypist對B細胞/漿細胞、T細胞和髓細胞進行了亞群分析。相關(guān)性分析發(fā)現(xiàn)了PCF空間區(qū)域和scRNA-seq細胞亞群之間存在一致性。d4主要由B細胞組成，其豐度與scRNA-seq數(shù)據(jù)集中B細胞的豐度相關(guān)性最強。同樣，scRNA-seq中T細胞豐度與T細胞富集區(qū)d3、d6和d9相關(guān)。在細胞亞群水平上，CD20+sc-b0、sc-b2亞群與d4的關(guān)聯(lián)性最高。效應(yīng)T細胞亞群sc-t4和sc-t6與T細胞區(qū)d3、d6、d8和d9表現(xiàn)出更強的相關(guān)性。值得注意的是，d8和d9與效應(yīng)T細胞相關(guān)，也與抗原呈遞巨噬細胞亞群(sc-m11)相關(guān)。研究者后續(xù)著重分析了效應(yīng)T細胞擴增在空間上與抗原呈遞巨噬細胞的富集具有顯著相關(guān)性。對比分析發(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細胞擴增具有顯著相關(guān)性。小結(jié)最終這項研究聯(lián)合空間原位分析和單細胞測序，將TNBC患者對免疫治療/放射治療反應(yīng)進行了分類。無應(yīng)答者在治療前后缺乏免疫浸潤，并且表現(xiàn)出最小的治療誘導的免疫變化。響應(yīng)患者額分為兩組，在治療前可通過分類器進行區(qū)分，其中一組在治療前表現(xiàn)出高的MHC表達、存在三級淋巴結(jié)構(gòu)，并表現(xiàn)出抗腫瘤免疫效能。另一組應(yīng)答者在基線時與無應(yīng)答者相似，只有在聯(lián)合治療后才會產(chǎn)生最大的免疫應(yīng)答，其特征是細胞毒性T細胞和抗原呈遞髓細胞相互作用。并且這些空間互作關(guān)系也在小鼠模型上得到了驗證。PCF空間單細胞蛋白組學介紹PCF采用oligo偶聯(lián)抗體檢測技術(shù)結(jié)合自動化高分辨熒光顯微鏡，可實現(xiàn)超多靶標的空間定位及單細胞分辨率下的細胞表型分析。所有抗體先一次性與組織切片結(jié)合，再啟動抗體和熒光探針的“雜交—成像—剝離”三步循環(huán)，每次循環(huán)后通過熒光顯微鏡收集檢測抗體的熒光信號。PCF空間單細胞蛋白組學優(yōu)勢華盈生物PhenoCycler-Fusion單細胞原位空間蛋白組學技術(shù)資格證書華盈生物是美國AkoyaBioscience公司的PhenoCycler-Fusion空間單細胞蛋白組學技術(shù)認證服務(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空間單細胞蛋白組學技術(shù)平臺的建立，華盈生物將為中國客戶提供更具精準醫(yī)學特色的服務(wù)與合作，推動中國團隊在空間生物學領(lǐng)域的研究水平，加快構(gòu)建符合中國人群的精準醫(yī)學模式。即刻加入“STAMP郵戳”計劃華盈生物推出腫瘤微環(huán)境空間蛋白組解剖分析項目”STAMP郵戳”計劃(SpatialTumorAnatomyofMicroenvironmentProteome),常備15-plex、25-plex、35-plex三款組合性panel,與國內(nèi)腫瘤研究領(lǐng)域的科學家共同推進腫瘤空間生物學研究。相關(guān)文獻：ShiaoSL,GouinKH3rd,IngN,HoA,BashoRetal.Single-cellandspatialprofilingidentifythreeresponsetrajectoriestopembrolizumabandradiationtherapyintriplenegativebreastcancer.CancerCell.2024