HCC微環境中腫瘤免疫屏障對免疫治療療效的影響介紹
期刊：Journal of Hepatology
影響因子：30.083
主要技術：scRNA-seq，ST，免疫組化
導語
肝細胞癌(HCC)是肝癌中最常見的組織學亞型，也是導致癌癥相關死亡的第三大原因。免疫檢查點阻斷(ICB)治療的革命性進展，如抗PD-1/L1和抗CTLA4抗體，延長了多種癌癥患者的生存期。以前的大多數研究都集中在不同細胞成分在TME中與免疫療法療效相關的作用。但是TIB的具體結構TME及其在免疫療法療效中的作用在很大程度上仍是未知的。
主要技術
scRNA-seq，ST，免疫組化
研究結果
1.空間轉錄組測序揭示了與免疫治療效果相關的TIB微環境結構
對8名抗PD-1治療的HCC患者的腫瘤切片（無應答者，n=5；應答者，n=3）和相鄰正常組織切片（n=3）進行了空間轉錄組測序（10x Genomics）。基于無偏聚類和spots特征，將腫瘤spots分為肝細胞、免疫/成纖維細胞、肌成纖維細胞/周細胞、SPP1+巨噬細胞/CAFs，以及惡性肝細胞。由于無法區分CAFs和SPP1+巨噬細胞，表明這兩種細胞類型之間存在物理相互作用。作者發現，腫瘤細胞周圍的SPP1+巨噬細胞/CAF簇在ICB非應答者中形成了TIB結構，但在應答者中卻沒有這種結構。SPP1+巨噬細胞/CAF的spots在腫瘤中特異性富集，ICB治療無應答者的比例高于應答者（圖1H-I）。此外，多重免疫組化（mIHC）結果表明這兩種細胞類型之間的潛在串擾有助于與免疫治療功效相關的TIB結構的形成。
2.ICB反應不敏感的肝癌患者癌旁正常組織和腫瘤組織的單細胞轉錄圖譜
為了更好地了解ICB無應答者中TIB的細胞組成，作者對從6個ICB無響應患者的肝癌腫瘤和相鄰正常組織進行了scRNA-seq。通過整合12個樣本的所有細胞進行聚類分析，并定義主要細胞類型，定義出了六種主要細胞類型（圖2A）。值得注意的是，髓系細胞和成纖維細胞的比例在腫瘤中顯著增加（圖2B）。腫瘤和鄰近正常組織之間浸潤細胞類型的差異表明，TME的動態重構在無響應的HCC患者中起著重要作用。
3.SPP1+巨噬細胞在腫瘤組織中顯著富集，CAFs和SPP1+巨噬細胞之間與TIB結構形成相關
為了進一步探索具有TIB結構的ICB非應答者中髓系細胞的異質性，作者12個樣本中髓系細胞為12個亞型，發現SPP1+巨噬細胞作為一個獨立的亞型存在，并可能在TME中發揮重要作用（圖3A）。通過比較髓系亞型在腫瘤和正常組織之間的比例，發現SPP1+巨噬細胞的百分比在腫瘤中顯著增加（圖3B）。流式分析顯示，腫瘤組織中的SPP1+巨噬細胞浸潤在無應答者中顯著高于應答者（圖3C）；接下來使用mIHC染色證實了CD68和SPP1蛋白共定位的SPP1+巨噬細胞在HCC腫瘤中富集（圖3D）。
4.CTIB結構干擾腫瘤細胞與免疫細胞的相互作用限制對免疫治療的反應
另一種TIB成分CAFs的細胞組成，作者將腫瘤和鄰近正常組織的scRNA-seq數據集中的成纖維細胞亞分類為四種亞型（圖4A），并研究了相鄰正常組織和腫瘤組織之間成纖維細胞亞型的變化，發現CAFs在腫瘤組織中主要富集。接著，作者將scRNA-seq數據集結合空間轉錄組數據集進行分析，發現SPP1+巨噬細胞和CAFs之間配體-靶點相互作用的靶基因極有可能屬于細胞因子-細胞因子-受體相互作用、ECM途徑、TNF信號通路和IL-17信號通路。通過研究，發現SPP1+巨噬細胞和CAFs緊密位于TIB中，并通過相關配體受體相互作用，促進TIB結構的形成。
5.靶向SPP1破壞TIB結構，使HCC對免疫治療敏感
SPP1是一種分泌型糖磷蛋白，其表達與HCC的免疫抑制微環境密切相關，因此敲除SPP1可以消除CAFs對免疫微環境的抑制作用，從而使殺傷性T細胞浸潤腫瘤核心。為了驗證這個想法，研究用(Spp1f/f;Lyz2-Cre)小鼠建立了腫瘤模型，與Spp1f/f小鼠相比，抗pd-1治療Lyz2-Cre小鼠腫瘤生長速度明顯下降，治療效果較好（圖6A）。流式細胞術分析顯示，抗PD - 1治療顯著增加了腫瘤浸潤CD8+ T細胞（圖6B）和Granzyme B+ CD8+ T細胞在腫瘤區的數量（圖6C）。mIHC染色結果驗證了抗PD-1治療的Spp1f/f；Lyz2-Cre小鼠的腫瘤區CD8+ T細胞的Granzyme B染色強度顯著高于其他各組（圖6D），此外，在Hepa 1 - 6肝癌模型中檢測了抗SPP1和抗PD - 1聯合治療的效果。與在SPP1條件性敲除小鼠中的結果相似，在Hepa1 - 6荷瘤的免疫正常小鼠中，聯合使用抗SPP1和抗 PD - 1治療誘導了腫瘤生長的減少，與單獨使用每種治療相比顯著提高了反應率（圖6F）。抗SPP1和抗PD - 1聯合治療也顯著增加了腫瘤區域Granzyme B+ CD8+ T細胞的數量（圖6G-H）
結語
本研究中，作者通過整合單細胞和空間多組學數據，以確定和表征HCC TME中與免疫治療療效相關的TIB結構，揭示SPP1+巨噬細胞是一種潛在的HCC臨床治療靶點。阻斷該靶點會破壞TIB結構，使HCC對免疫治療敏感。這些結果為尋找更有效的 HCC 療法提供了一個關鍵步驟，為HCC患者的精準醫療提供了新的思路。
參考文獻：
Liu Y, Xun Z, Ma K, Liang S, Li X, Zhou S, Sun L, Liu Y, Du Y, Guo X, Cui T, Zhou H, Wang J, Yin D, Song R, Zhang S, Cai W, Meng F, Guo H, Zhang B, Yang D, Bao R, Hu Q, Wang J, Ye Y, Liu L. Identification of a tumour immune barrier in the HCC microenvironment that determines the efficacy of immunotherapy. J Hepatol. 2023 Apr;78(4):770-782. doi: 10.1016/j.jhep.2023.01.011. Epub 2023 Jan 26. PMID: 36708811.
