Hepatology 空間單細胞蛋白質(zhì)組學揭示NASH-HCC免疫微環(huán)境：從基礎到治療的新視角

Hepatology｜中山一院于君/李曉星團隊利用空間單細胞蛋白組揭示肝細胞癌的免疫微環(huán)境肝細胞癌（HCC）是全球主要的癌癥死亡原因，其中非酒精性脂肪性肝炎（NASH）相關HCC的發(fā)病率在全球范圍內(nèi)上升。盡管免疫檢查點阻斷（ICB）已成為病毒相關HCC的標準治療并顯示出生存益處，但在NASH-HCC中，ICB治療的效果卻有限，甚至與不良效果和較差的生存率相關。因此，深入理解NASH-HCC獨特的腫瘤免疫微環(huán)境（TIME）對于開發(fā)新的治療策略至關重要。來自中山大學附屬第一醫(yī)院精準醫(yī)學研究院的研究人員在《Hepatology》發(fā)表的一項題為“SpatialProteomicsofImmuneMicroenvironmentinNonalcoholicSteatohepatitis-AssociatedHepatocellularCarcinoma”的研究，空間單細胞蛋白組技術，深入分析了NASH相關肝細胞癌（NASH-HCC）的腫瘤免疫微環(huán)境。1、組織空間單細胞蛋白組研究設計作者收集了16名NASH-HCC患者、6名HBV-HCC（乙型肝炎病毒相關肝細胞癌）患者、5名HCV-HCC（丙型肝炎病毒相關肝細胞癌）患者以及6名健康捐獻者的肝組織石蠟切片。每個切片選擇6個感興趣區(qū)域(ROI)，采用空間單細胞蛋白組技術IMC檢測了35個標志物（圖1A）。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，與健康肝臟相比，HCC中免疫細胞發(fā)生顯著改變，NASH-HCC和病毒相關性HCC之間存在更細微的差異。具體的，與健康肝臟相比，HCC患者樣本中免疫細胞的浸潤程度顯著增加，免疫細胞群也更加多樣化(圖1F)，CD8+T細胞和CD4+T細胞是HCC中富集的主要免疫細胞(圖1G)。此外，與健康肝臟相比，HCC患者的Treg、NKT、MDSCs和TAM均明顯增加(圖1G）。圖1肝細胞癌空間單細胞蛋白組學2、NASH-HCC免疫細胞浸潤的空間異質(zhì)性為了揭示HCC中的腫瘤免疫微環(huán)境（TIME），作者重點研究了HCC患者不同區(qū)域的免疫細胞浸潤，包括腫瘤（T，tumor）、邊緣區(qū)和腫瘤周圍區(qū)域(P)。根據(jù)組織學評價進一步將邊緣區(qū)分為非瘤區(qū)(NM)和腫瘤區(qū)(MT)(圖2A)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)在NASH-HCC表現(xiàn)出免疫細胞浸潤的空間異質(zhì)性。特別是，CD8+T細胞在腫瘤周圍區(qū)域到腫瘤區(qū)域的浸潤呈現(xiàn)出持續(xù)且顯著的下降趨勢(圖2C）。而CD4+T細胞的比例在非瘤區(qū)(NM)中升高，但在腫瘤中（T）下降(圖2D）。免疫抑制細胞在腫瘤周圍區(qū)域更集中分布，并顯示出與腫瘤區(qū)域相比的下降趨勢。在NASH-HCC中，免疫細胞在非腫瘤區(qū)域的分布多于其他區(qū)域，而HBV-HCC和HCV-HCC在不同區(qū)域間均沒有明顯的空間異質(zhì)性。圖2NASH相關肝細胞癌的免疫細胞空間分布3、瘤內(nèi)免疫抑制細胞與T細胞存在空間位置關聯(lián)性作者研究了免疫細胞之間的空間位置關聯(lián)性。發(fā)現(xiàn)與非腫瘤組織相比，腫瘤區(qū)域免疫細胞之間的空間位置關聯(lián)性發(fā)生了明顯改變(圖3A)。CD4+T細胞和Treg細胞之間的細胞-細胞互作在所有亞型HCC的腫瘤中都增加。CD8+T細胞彼此間的互作從非腫瘤區(qū)域到腫瘤區(qū)域(MT，腫瘤)逐漸消失(圖3C)，取而代之的是CD8+T細胞與MDSCs之間的互作(圖3C)。同樣，MT和腫瘤中CD4+T和Treg細胞之間的距離比非腫瘤區(qū)域明顯縮短，同時CD4+T細胞之間失去了自我互作關系(圖3D)。這些結(jié)果表明，在NASH-HCC中，CD8+和CD4+T細胞與腫瘤內(nèi)免疫抑制細胞存在空間位置關聯(lián)性，與抗腫瘤反應耐受一致。圖3NASH-HCC不同免疫細胞類型間物理連接的空間動力學4、免疫細胞之間的相互作用促進TIME的形成通過整合空間和功能分析來剖析免疫細胞群之間的相互作用，發(fā)現(xiàn)在腫瘤周圍觀察到CD8+T細胞(圖5A)和CD4+T細胞(圖5B)與其他免疫細胞更復雜的網(wǎng)絡，反映了正常區(qū)域免疫細胞的多樣性更高。NASH-HCC的免疫抑制TIME主要由PD-1+CD8+T細胞與免疫抑制細胞（如MDSCs和TAMs）的相互作用決定，這些作用可能導致了NASH-HCC中觀察到的T細胞耗竭和免疫逃逸，從而形成了一個對免疫檢查點阻斷療法（ICB）具有抵抗性的免疫微環(huán)境。圖4CD8+T細胞不同亞群與免疫抑制免疫細胞之間相互作用的空間動力學5、免疫細胞（而非HCC細胞）是形成免疫抑制性TIME的主要因素最后探討了NASH-HCC中HCC細胞與免疫細胞之間的潛在相互作用。NASH-HCC中，免疫細胞（而不是HCC細胞）表達了免疫檢查點分子PD-1、PD-L1和ICOS（圖5A），意味著NASH-HCC的TIME中的免疫抑制主要由浸潤的免疫細胞介導。細胞互作分析也表明，NASH-HCC的HCC細胞與免疫細胞的連接較少，特別是與效應T細胞的連接減少，而與免疫抑制細胞MDSCs和TAMs的連接較強（圖5B）。這些免疫抑制細胞與HCC細胞的緊密聯(lián)系可能是NASH-HCC中免疫抑制TIME維持的原因，它們可能為HCC細胞提供了對效應T細胞的保護。圖5不同功能狀態(tài)下肝細胞/HCC細胞與免疫細胞相互作用的空間動力學?？偨Y(jié)和討論本研究利用空間單細胞蛋白組技術深入分析了NASH-HCC的腫瘤免疫微環(huán)境(TIME)，揭示了免疫抑制性細胞MDSCs和TAMs在NASH-HCC中促進T細胞耗竭和免疫逃逸的關鍵作用。這些發(fā)現(xiàn)闡明了NASH-HCC對免疫檢查點阻斷(ICB)療法反應不佳的潛在機制，為開發(fā)新的免疫治療策略提供了思路。通過靶向MDSCs和TAMs，本研究為克服NASH-HCC中的ICB抗性指明了方向，對改善患者治療響應和預后具有重大的臨床意義?？臻g多組學整合方案PhenoCycler-Fusion單細胞原位空間蛋白組學優(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認證服務商，已經(jīng)被納入了該技術的全球CRO服務提供者體系。借助全球領先的PhenoCycler-Fusion空間單細胞蛋白組學技術平臺的建立，華盈生物將為中國客戶提供更具精準醫(yī)學特色的服務與合作，推動中國團隊在空間生物學領域的研究水平，加快構建符合中國人群的精準醫(yī)學模式。相關文獻：LiM,WangL,CongL,WongCC,ZhangX,ChenH,ZengT,LiB,JiaX,HuoJ,HuangY,RenX,PengS,FuG,XuL,SungJJY,KuangM,LiX,YuJ.Spatialproteomicsofimmunemicroenvironmentinnonalcoholicsteatohepatitis-associatedhepatocellularcarcinoma.Hepatology.2024;79(3):560-574.相關閱讀1）CancerDiscovery|非小細胞肺癌的空間蛋白組學研究再添新篇章2)CancerCell|樊嘉院士/張力燁團隊解析轉(zhuǎn)移性肝細胞癌的時空演變3）NatCommun｜直搗黃龍！空間單細胞組學發(fā)現(xiàn)外周血靶細胞亞群的組織落腳點4）NatGenet｜馬丁院士團隊利用單細胞和空間多組學描繪宮頸鱗癌免疫微環(huán)境圖譜5）CancerCell|北大醫(yī)院李航/張寧/薛瑞棟團隊揭示肢端黑色素瘤空間細胞互作關系6)Cell：如何升華你的單細胞數(shù)據(jù)——PCF空間單細胞蛋白組聯(lián)合scRNA-seq解析骨髓微環(huán)境7)Cell長文：