《British Journal of Cancer》:Multiplexed single-cell and spatial profiling reveal B cells and tertiary lymphoid structures as prognostic indicators in pleural mesothelioma
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为阐明胸膜间皮瘤(PM)肿瘤微环境(TME)的异质性及B细胞与三级淋巴结构(TLS)的预后价值,研究人员结合高维流式细胞术(HDCyto)和高重成像技术,对PM样本进行了全面的免疫细胞图谱分析。研究发现,基于免疫细胞组成可将PM分为三个预后显著不同的亚组,其中T和B细胞浸润增多、特别是形成TLS的亚组患者生存期更长。这强调了B细胞和TLS在塑造抗肿瘤免疫和影响患者预后中的关键作用,为PM的精准分型和免疫治疗策略提供了新见解。
胸膜间皮瘤(Pleural Mesothelioma, PM)是一种罕见但致命的癌症,通常与石棉暴露有关。尽管在发达国家石棉已被禁用,但其历史使用及在发展中国家的持续应用,仍使得这种疾病的全球负担不容忽视。PM的治疗选择有限,标准的铂类化疗仅能带来短期疗效,难以显著改善患者的长期生存。近年来,免疫检查点抑制剂(Immune Checkpoint Inhibitors, ICI)在多种癌症中显示出革命性的效果,但在PM患者中,只有少数人能够产生持久的影像学应答。因此,深入了解PM肿瘤内部的“战场”——肿瘤微环境(Tumor Microenvironment, TME),特别是其中不同免疫细胞的功能与相互作用,对于理解治疗抵抗的机制、寻找新的治疗靶点和预后标志物至关重要。以往的研究多聚焦于T细胞,而B细胞及其在肿瘤内形成的组织结构——“三级淋巴结构”(Tertiary Lymphoid Structures, TLS)的作用,在PM中仍然像一个未被完全解读的谜题。这项发表在《British Journal of Cancer》上的研究,正是为了揭开这个谜题,探究B细胞和TLS在PM预后中扮演的关键角色。
研究者采用了两种前沿的高维单细胞技术来对PM肿瘤进行深度“扫描”和“剖析”。首先,他们利用高维(光谱)流式细胞术(High-dimensional/Spectral Flow Cytometry, HDCyto),对来自41名PM患者的新鲜冰冻肿瘤样本的免疫细胞进行了精细分型,可以同时检测30个表面标志物和转录因子。其次,他们采用高重成像(High-plex Imaging)技术,对其中30例匹配的石蜡包埋(FFPE)组织样本进行了空间分析,以可视化免疫细胞在肿瘤组织中的实际分布情况,特别是观察TLS的形成及其成熟阶段。患者队列样本来源于苏黎世大学医院在2017年至2021年间通过手术或诊断性活检收集的PM肿瘤组织。
结果
通过高维流式细胞术鉴定免疫细胞亚群
通过对41个样本的高维流式细胞术数据分析,研究者成功鉴定了浸润PM肿瘤的15个不同的免疫细胞亚群。这包括多种T细胞亚型(如终末耗竭CD8+T细胞、祖细胞样耗竭CD8+T细胞、调节性T细胞等)、B细胞亚群(活化B细胞、浆母细胞/浆细胞)以及自然杀伤(NK)细胞和髓系细胞(如肿瘤相关巨噬细胞TAMs和FOLR2+TAMs)。
PM肿瘤根据浸润免疫细胞亚群的差异丰度分为三个不同的亚组
基于所有样本免疫细胞组成的多维尺度分析,研究团队发现PM肿瘤存在显著的异质性,并可以清晰地分为三个亚组(第1组22例,第2组12例,第3组7例)。第1组和第2组富含淋巴细胞(B细胞、CD4+和CD8+T细胞),而第3组则主要由髓系细胞主导。随后的生存分析显示,这三个亚组患者的预后存在显著差异。第3组患者的中位总生存期(median Overall Survival, mOS)仅为7.3个月,中位无进展生存期(median Progression-Free Survival, mPFS)为5.2个月,远差于第1组(mOS: 31.9个月;mPFS: 13.7个月)和第2组(mOS: 18.5个月;mPFS: 16.2个月)。多变量分析证实,归属于第3组是预测不良OS和PFS的独立且强烈的预后因素。进一步的差异丰度分析具体揭示了各亚组的免疫特征:第1组富含记忆CD4+T细胞、CD45RO-CD4+T细胞、调节性T细胞(Tregs)以及耗竭性CD8+T细胞;B细胞在第1组和第2组中更为丰富,其中在第2组含量最高;而第3组则显示出TAMs和FOLR2+TAMs的显著富集。
TLS的存在是生存期改善的PM患者的肿瘤特征
鉴于B细胞和CD4+T细胞在第1、2组中的特异性富集,研究者利用高重成像技术深入探索了这些细胞的空间分布及其与TLS的关系。他们发现,大多数TLS位于肿瘤周围区域。与主要由髓系细胞构成、预后最差的第3组相比,富含淋巴细胞的第1组和第2组肿瘤中,TLS的总密度显著更高。研究还根据特定标志物(CD20, CD4, CD21, CD23)的表达,对TLS的成熟阶段进行了评估,分为早期TLS、初级滤泡样TLS和次级滤泡样TLS。虽然不同成熟阶段的TLS密度在三组间无显著差异,但第1组和第2组中早期TLS的绝对数量显著高于第3组。
结论与讨论
本研究通过高维单细胞和空间分析技术,为理解胸膜间皮瘤的肿瘤微环境提供了重要的概念性进展。研究发现,基于免疫细胞组成,PM肿瘤可被分为三个具有显著不同预后意义的亚组,这为未来的患者分层和疗效预期提供了潜在依据。更重要的是,研究明确了B细胞和由B细胞与CD4+T细胞共同形成的三级淋巴结构,是区分预后良好患者(第1、2组)与预后极差患者(第3组)的关键特征。富含淋巴细胞和TLS的肿瘤微环境表现出“免疫炎症”表型,与更长的生存期相关;而缺乏淋巴细胞、富含髓系细胞的肿瘤微环境则表现为“免疫抑制”状态,预示着快速进展和不良结局。这些发现不仅与先前在其他癌种中观察到的B细胞和TLS的积极作用相呼应,也填补了PM研究领域的空白。研究证实,TLS的存在,尤其是其早期形式的出现,与更好的临床结局密切相关,凸显了它们作为PM预后生物标志物的潜力。尽管第3组样本量较小,但高维分析清晰揭示了驱动患者预后的关键免疫特征。该研究结果支持进一步探索以诱导或增强TLS形成为目标的联合治疗策略(如化疗联合免疫治疗),以改善PM患者的治疗反应。总而言之,这项研究强调了全面解析肿瘤微环境,特别是其中B细胞和TLS的作用,对于开发更有效的胸膜间皮瘤精准治疗策略具有重要的科学和临床意义。