单细胞分析显示，IL1B+巨噬细胞会促进腺样囊性癌的肺转移

《Cancer Letters》：Single-cell analysis reveals IL1B+ macrophages promote lung metastasis in adenoid cystic carcinoma

王宇|郑建伟|张坤格|莫伟鹏|杨晓天|崔鹏宇|刘超|郑雷|夏顺进|孙梦宇|王波|梅梅|周轩|任宇

天津医科大学肿瘤医院头颈肿瘤科，天津医科大学，天津，300060，中国

摘要

腺样囊性癌（ACC）的高转移率仍然是治疗中的一个挑战，但其肺转移的潜在机制仍不清楚。通过整合单细胞RNA测序和批量转录组学与多重免疫组化技术，我们发现了一个转移性微环境，该微环境由IL1B⁺肿瘤相关巨噬细胞（TAMs）、CD24⁺管腔样肿瘤细胞、ACKR1⁺内皮细胞（ECs）和HSPA1A⁺CD8⁺ T细胞组成。重要的是，我们发现IL1B⁺ TAMs在肿瘤细胞侵袭和定植过程中扮演了多种角色，这两个过程是支持转移的关键步骤。在原发病变中，IL1B⁺ TAMs释放高水平的VEGFA和MMPs，从而将新生血管形成与细胞外基质重塑联系起来，促进癌细胞侵袭。在转移性病变中，IL1B⁺ TAMs与ACKR1⁺ ECs上的IL-1R1结合，上调粘附分子SELP的表达，吸引CD24⁺管腔样肿瘤细胞进行肺定植。IL1B⁺ TAMs还增加了HSPA1A⁺CD8⁺ T细胞的应激反应状态并诱导T细胞耗竭，从而有助于扩散肿瘤细胞的存活。从机制上讲，CD24⁺肿瘤细胞产生的MIF增加了TAMs中IL1B的转录。我们还报告，在携带转移性ACC细胞的小鼠中，随着肺转移进展的增加，IL1B⁺ TAMs的浸润也不断增加。血浆中IL-1β和VEGFA水平的升高与ACC患者的转移负担增加和总体生存率降低有关。我们的发现揭示了IL1B⁺ TAMs在重塑转移性肿瘤免疫微环境中的关键作用，并揭示了转移性ACC的潜在治疗靶点。

引言

头颈部的腺样囊性癌（ACC）是一种罕见的唾液腺恶性肿瘤。高比例的远处转移仍然是ACC管理中的主要挑战，超过40%的ACC患者会出现这种情况1,2。尽管由于转移性ACC（mACC）导致的5年生存率较低3,4，但目前仍没有有效的治疗方案5,6,7。这些临床失败突显了我们对ACC细胞如何在肺组织中定植和存活的机制理解上的根本不足。

肿瘤转移的成功在很大程度上受到肿瘤微环境（TME）的影响。内皮细胞（ECs）有助于构建促进转移的血管8,9,10，而ACC衍生的细胞外囊泡可以促进肿瘤细胞与EC的粘附并增加血管通透性，从而促进肺转移4,11。扩散的肿瘤细胞还会发展出多种策略来逃避免疫系统的杀伤，例如在肺转移部位诱导T细胞耗竭12。然而，转移性ACC细胞如何从原发部位招募基质和免疫细胞来构建支持迁移和生长的肺血管微环境仍不清楚。

巨噬细胞是连接这些相互作用的有力候选者。ACC中富含M2样肿瘤相关巨噬细胞（TAMs）13，巨噬细胞的浸润与早期肺转移相关14,15,16,18。此外，TAMs维持VEGFA的分泌，并为转移性种子细胞的定植建立允许性血管19,20。除了促进血管生成外，TAMs还分泌促转移细胞因子，包括白细胞介素-1β（IL-1β），以诱导内皮粘附分子并在多种恶性肿瘤中形成转移前微环境21,22,23,24。然而，转移性ACC中巨噬细胞组成的异质性及其与肿瘤或基质细胞的复杂相互作用尚未得到充分研究。

在这项研究中，我们应用单细胞RNA测序（scRNA-seq）、批量转录组学和多重免疫组化（mIHC）来确定mACC的肿瘤免疫微环境。我们发现IL1B⁺ TAMs在转移性肺组织中富集，并通过激活ECs和抑制T细胞增殖来重塑肿瘤微环境，这对肿瘤细胞的定植和存活至关重要。我们的结果为理解肺转移的机制提供了深入的认识，并可能有助于克服目前转移性ACC缺乏有效治疗的问题。

章节片段

患者样本

本研究中使用的所有人类ACC标本均来自接受手术切除的患者，并已获得患者的书面同意。天津医科大学肿瘤医院（TCIH）的伦理委员会批准了所有与人类肿瘤标本收集相关的方案（EK20240133）。患者的病理诊断在TCIH进行。经验丰富的病理学家和临床医生独立评估了病例以确认疾病诊断和分期。

单细胞制备

ACC转移期间细胞生态系统的转录组分析

为了了解mACC的肿瘤免疫微环境，我们从天津肿瘤医院（TCIH）队列中收集了4个原发性ACC（pACC）组织并进行了scRNA-seq分析。同时，整合了公开可用的scRNA-seq数据（GSE217084）33，包括一个pACC样本和3个匹配的ACC肺转移灶的数据。头颈部的鳞状细胞癌（SCC）在文献中被广泛认为是典型的免疫炎症性肿瘤类型，

讨论

ACC的特点是高比例的肺转移；然而，其潜在机制仍不清楚。在这项研究中，我们提供了原发肿瘤和转移性肺组织的详细TME参考图谱，这是以前未曾描述的。我们发现IL1B⁺ TAMs在mACC中富集，并作为癌细胞侵袭和定植的关键调节因子，这两个过程是支持转移的关键。重要的是，我们通过……填补了这一空白

数据可用性

本研究中生成的原始单细胞测序数据已存入人类基因组序列档案（GSA-Human；访问号HRA012926）。四个ACC样本的公共scRNA-seq数据可在基因表达组学数据库（GEO）中找到，访问号为GSE217084。肺转移性骨肉瘤病变的scRNA-seq数据可在GSE152048中找到，肝转移性和肺转移性HNSCC病变的数据可在GSE234933中找到。ACC的批量RNA-seq数据

CRediT作者贡献声明

杨晓天：验证、软件、正式分析。郑雷：正式分析。夏顺进：方法学。孙梦宇：正式分析。王波：验证。梅梅：监督、项目管理、资金获取。王宇：撰写——初稿、监督、资金获取、正式分析、数据管理。周轩：监督、项目管理、资金获取。郑建伟：撰写——初稿、验证、软件、正式分析。任宇：撰写——审稿

伦理批准和参与同意

天津医科大学肿瘤医院的伦理委员会批准了所有与人类肿瘤标本收集相关的方案（批准号EK20240133）。已获得使用样本和临床数据的知情同意。所有动物实验均获得TCIH的批准（NSFC-AE-2024242），并按照机构指南进行实验室动物的护理和使用。

利益冲突

所有作者声明没有利益冲突。

AI声明

本研究的准备过程中未使用生成式AI和AI辅助技术。

资助

本研究得到了中国国家自然科学基金（82422054、82172764资助任宇，82473338资助周轩，82272663资助梅梅）、中国科学技术协会（YESS20220023资助王宇）、天津市自然科学基金杰出青年学者计划（25JCJQJC00240资助任宇）、天津市科技项目（24JCQNJC00490资助王宇）和天津市青年科技人才计划（QN20230211资助任宇）的支持。

利益冲突声明

作者声明没有利益冲突。